Équations cartésiennes d'une droite et les systèmes linéaires

Droites sécantes et point d'intersection - Exercice 4

10 min
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Question 1
Les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) ont respectivement comme équation cartésienne 2x+6y10=02x+6y-10=0 et 4x+18y25=0-4x+18y-25=0 .

Montrer que les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) sont sécantes.

Correction
Deux droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) sont sécantes si leurs vecteurs directeurs respectifs ne sont pas colinéaires.
Soit u1(62)\overrightarrow{u_{1} } \left(\begin{array}{c} {-6} \\ {2} \end{array}\right) un vecteur de la droite (d1)\left(d_{1} \right).
Soit u2(184)\overrightarrow{u_{2} } \left(\begin{array}{c} {-18} \\ {-4} \end{array}\right) un vecteur de la droite (d2)\left(d_{2} \right).
Soit (0;i;j)\left(0;\overrightarrow{i} ;\overrightarrow{j} \right) un repère du plan.
  • Deux vecteurs u(x;y)\overrightarrow{u} \left(x;y\right) et v(x;y)\overrightarrow{v} \left(x';y'\right) sont colinéaires si et seulement si det(u;v)=0\det\left(\vec{u} ;\vec{v} \right)=0 autrement dit si : xyxy=0xy'-x'y=0.
  • det(u;v)=xyxy\det\left(\overrightarrow{u} ;\overrightarrow{v} \right)=xy'-x'y est appelé déterminant.
Les vecteurs u1\overrightarrow{u_{1} } et u2\overrightarrow{u_{2} } ne sont pas colinéaires car : 6×(4)2×(18)0-6\times \left(-4\right)-2\times \left(-18\right)\ne 0.
Les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) ne sont donc pas parallèles, elles sont donc sécantes.
Question 2

Déterminer les coordonnées du point d'intersection entre les deux droites.

Correction
  • L'équation cartésienne de la droite (d1)\left(d_{1} \right) est : 2x+6y10=02x+6y-10=0.
  • L'équation cartésienne de la droite (d2)\left(d_{2} \right) est : 4x+18y25=0-4x+18y-25=0.
  • Il nous faut résoudre le système suivant :
    {2x+6y10=04x+18y25=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+6y-10} & {=} & {0} \\ {-4x+18y-25} & {=} & {0} \end{array}\right. . Nous allons résoudre le système à l'aide de la méthode de la combinaison. On va multiplier la première ligne par 22 et la deuxième ligne par 11 afin que les coefficients devant les xx soient opposées. Il vient alors que :
    {4x+12y20=04x+18y25=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {4x+12y-20} & {=} & {0} \\ {-4x+18y-25} & {=} & {0} \end{array}\right. . Nous allons maintenant additionner les deux lignes. Pour cela nous réécrivons un système, la première ligne sera la première équation du système initial et la deuxième ligne l'addition des deux lignes du système précédent.
    {2x+6y10=030y45=0\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+6y-10} & {=} & {0} \\ {30y-45} & {=} & {0} \end{array}\right. . Maintenant, la deuxième ligne est une équation à une inconnue que nous allons résoudre :
    {2x+6y10=030y=45\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+6y-10} & {=} & {0} \\ {30y} & {=} & {45} \end{array}\right.
    {2x+6y10=0y=4530\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+6y-10} & {=} & {0} \\ {y} & {=} & {\frac{45}{30}} \end{array}\right.
    {2x+6y10=0y=32\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+6y-10} & {=} & {0} \\ {y} & {=} & {\frac{3}{2}} \end{array}\right.
    {2x+6×3210=0y=32\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+6\times\frac{3}{2}-10} & {=} & {0} \\ {y} & {=} & {\frac{3}{2}} \end{array}\right.
    {2x+910=0y=32\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x+9-10} & {=} & {0} \\ {y} & {=} & {\frac{3}{2}} \end{array}\right.
    {2x1=0y=32\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x-1} & {=} & {0} \\ {y} & {=} & {\frac{3}{2}} \end{array}\right.
    {2x=1y=32\left\{\begin{array}{ccccccc} {2x} & {=} & {1} \\ {y} & {=} & {\frac{3}{2}} \end{array}\right.
    {x=12y=32\left\{\begin{array}{ccccccc} {x} & {=} & {\frac{1}{2}} \\ {y} & {=} & {\frac{3}{2}} \end{array}\right.
    Les coordonnées du point d'intersection entre les droites (d1)\left(d_{1} \right) et (d2)\left(d_{2} \right) est le point HH de coordonnées E(12;32)E\left(\frac{1}{2};\frac{3}{2}\right).