Équations cartésiennes d'une droite et les systèmes linéaires

Exercices types : 22ème partie - Exercice 2

15 min
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ABCDABCD est un parallélogramme de centre OO.
Les points II , JJ, KK et LL sont les milieux respectifs des côtés [BC]\left[BC\right], [CD]\left[CD\right] , [DA]\left[DA\right] et [AB]\left[AB\right].
MM et NN sont les points définis par : OM=14OI\overrightarrow{OM}=\frac{1}{4}\overrightarrow{OI} et ON=13OJ\overrightarrow{ON}=\frac{1}{3}\overrightarrow{OJ}
Question 1

Faites une figure.

Correction
Question 2

Les droites (NA)\left(NA\right) et (MC)\left(MC\right) sont-elles parallèles? Justifier bien entendu votre réponse.

Correction
Nous allons travailler dans un repère . Il s'agit du repère (O;OM;ON)\left(O;\overrightarrow{OM} ;\overrightarrow{ON} \right) que nous avons mis en rouge sur le graphique ci-dessous.
Il en résulte donc que nous avons maintenant les coordonnées des points O(0,0)O\left(0,0\right) , M(1,0)M\left(1,0\right) et N(0,1)N\left(0,1\right)
De plus :
OM(xMxOyMyO)\overrightarrow{OM} \left(\begin{array}{c} {x_{M}-x_{O}} \\ {y_{M}-y_{O}} \end{array}\right) ce qui donne OM(10)\overrightarrow{OM} \left(\begin{array}{c} {1} \\ {0} \end{array}\right)
ON(xNxOyNyO)\overrightarrow{ON} \left(\begin{array}{c} {x_{N}-x_{O}} \\ {y_{N}-y_{O}} \end{array}\right) ce qui donne ON(01)\overrightarrow{ON} \left(\begin{array}{c} {0} \\ {1} \end{array}\right)
11ère étape : Déterminer les coordonnées du point AA.
Or, d'après la relation de Chasles, nous pouvons écrire que :
OA=OL+LA\overrightarrow{OA}=\overrightarrow{OL}+\overrightarrow{LA}.
Comme ON=13OJ\overrightarrow{ON}=\frac{1}{3}\overrightarrow{OJ} et que OJ=LO\overrightarrow{OJ}=\overrightarrow{LO} alors ON=13LO\overrightarrow{ON}=\frac{1}{3}\overrightarrow{LO}. Ainsi : LO=3ON\overrightarrow{LO}=3\overrightarrow{ON} . Enfin : OL=3ON\overrightarrow{OL}=-3\overrightarrow{ON}
Comme OM=14OI\overrightarrow{OM}=\frac{1}{4}\overrightarrow{OI} et que OI=AL\overrightarrow{OI}=\overrightarrow{AL} alors OM=14AL\overrightarrow{OM}=\frac{1}{4}\overrightarrow{AL}. Ainsi : AL=4OM\overrightarrow{AL}=4\overrightarrow{OM}. Enfin : LA=4OM\overrightarrow{LA}=-4\overrightarrow{OM}
Nous avions : OA=OL+LA\overrightarrow{OA}=\overrightarrow{OL}+\overrightarrow{LA} qui s'écrit maintenant : OA=3ON4OM\overrightarrow{OA}=-3\overrightarrow{ON}-4\overrightarrow{OM}. Nous savons que : OM(10)\overrightarrow{OM} \left(\begin{array}{c} {1} \\ {0} \end{array}\right)
et que ON(01)\overrightarrow{ON} \left(\begin{array}{c} {0} \\ {1} \end{array}\right)
Il en résulte donc que : OA=3×(01)4×(10)\overrightarrow{OA}=-3\times\left(\begin{array}{c} {0} \\ {1} \end{array}\right)-4\times\left(\begin{array}{c} {1} \\ {0} \end{array}\right). Finalement OA=(43)\overrightarrow{OA}=\left(\begin{array}{c} {-4} \\ {-3} \end{array}\right). Comme le point OO est l'origine du repère alors les coordonnées du point AA sont A(4,3)A\left(-4,-3\right)
22ème étape : Déterminer les coordonnées du point CC.
Comme OM=14OI\overrightarrow{OM}=\frac{1}{4}\overrightarrow{OI} alors OI=4OM\overrightarrow{OI}=4\overrightarrow{OM}
Comme ON=13OJ\overrightarrow{ON}=\frac{1}{3}\overrightarrow{OJ} alors OJ=3OM\overrightarrow{OJ}=3\overrightarrow{OM} . De plus : OJ=IC\overrightarrow{OJ}=\overrightarrow{IC} ainsi : IC=3OM\overrightarrow{IC}=3\overrightarrow{OM}
D'après la relation de Chasles, on a :
OC=OI+IC\overrightarrow{OC}=\overrightarrow{OI}+\overrightarrow{IC}
OC=4OM+3OM\overrightarrow{OC}=4\overrightarrow{OM}+3\overrightarrow{OM}
OC=4×(10)+3×(01)\overrightarrow{OC}=4\times\left(\begin{array}{c} {1} \\ {0} \end{array}\right)+3\times\left(\begin{array}{c} {0} \\ {1} \end{array}\right)
OC=(43)\overrightarrow{OC}=\left(\begin{array}{c} {4} \\ {3} \end{array}\right) . Comme le point OO est l'origine du repère alors les coordonnées du point CC sont A(4,3)A\left(4,3\right).
33ème étape : Calcul des vecteurs NA\overrightarrow{NA} et MC\overrightarrow{MC}.
On a :
NA(xAxNyAyN)\overrightarrow{NA} \left(\begin{array}{c} {x_{A}-x_{N}} \\ {y_{A}-y_{N}} \end{array}\right) ce qui donne NA(44)\overrightarrow{NA} \left(\begin{array}{c} {-4} \\ {-4} \end{array}\right)
MC(xCxMyCyM)\overrightarrow{MC} \left(\begin{array}{c} {x_{C}-x_{M}} \\ {y_{C}-y_{M}} \end{array}\right) ce qui donne MC(33)\overrightarrow{MC} \left(\begin{array}{c} {3} \\ {3} \end{array}\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 : x×yx×y=0x\times y'-x'\times y=0 autrement dit : xyxy=0xy'-x'y=0.
On a : 4×33×(4)=12+12=0-4\times 3-3\times \left(-4\right)=-12+12=0
Les vecteurs NA\overrightarrow{NA} et MC\overrightarrow{MC} sont colinéaires.
Les droites (NA)\left(NA\right) et (MC)\left(MC\right) sont bien parallèles.