Géométrie vectorielle, droites et plans de l'espace

Montrer que des vecteurs sont coplanaires - Exercice 1

5 min
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L'espace est muni d'un repère orthonormé (O;i;j;k)\left(O;\overrightarrow{i} ;\overrightarrow{j} ;\overrightarrow{k} \right). On considère les vecteurs u=i+2jk\overrightarrow{u}=\overrightarrow{i}+2\overrightarrow{j}-\overrightarrow{k} ; v=j+k\overrightarrow{v}=\overrightarrow{j}+\overrightarrow{k} et w=3i4j+5k\overrightarrow{w}=-3\overrightarrow{i}-4\overrightarrow{j}+5\overrightarrow{k} .
Question 1

Calculer le vecteur 3u2v+w3\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}

Correction
L'espace est muni d'un repère orthonormé (O;i;j;k)\left(O;\overrightarrow{i} ;\overrightarrow{j} ;\overrightarrow{k} \right). On considère les vecteurs u=i+2jk\overrightarrow{u}=\overrightarrow{i}+2\overrightarrow{j}-\overrightarrow{k} ; v=j+k\overrightarrow{v}=\overrightarrow{j}+\overrightarrow{k} et w=3i4j+5k\overrightarrow{w}=-3\overrightarrow{i}-4\overrightarrow{j}+5\overrightarrow{k} .
Nous pouvons alors écrire que : u(1;2;1)\overrightarrow{u} \left(1;2;-1\right) ,v(0;1;1)\overrightarrow{v} \left(0;1;1\right) et w(3;4;5)\overrightarrow{w} \left(-3;-4;5\right)
Il vient alors que :
3u2v+w=3(1;2;1)2(0;1;1)+(3;4;5)3\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}=3\left(1;2;-1\right)-2\left(0;1;1\right)+\left(-3;-4;5\right)
3u2v+w=(3;6;3)(0;2;2)+(3;4;5)3\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}=\left(3;6;-3\right)-\left(0;2;2\right)+\left(-3;-4;5\right)
3u2v+w=(303;624;32+5)3\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}=\left(3-0-3;6-2-4;-3-2+5\right)
3u2v+w=(0;0;0)3\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}=\left(0;0;0\right)
Ainsi :
3u2v+w=03\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}=\overrightarrow{0}

Question 2

Que peut-on en déduire pour les vecteurs u\overrightarrow{u}, v\overrightarrow{v} et w\overrightarrow{w} .

Correction
D'après la question 11, nous savons que : 3u2v+w=03\overrightarrow{u}-2\overrightarrow{v}+\overrightarrow{w}=\overrightarrow{0}
Il vient alors que : w=3u+2v\overrightarrow{w}=-3\overrightarrow{u}+2\overrightarrow{v}
Les vecteurs u\overrightarrow{u} ; v\overrightarrow{v} et w\overrightarrow{w} sont coplanaires s'il existe deux réels aa et bb tels que : u=av+bw\overrightarrow{u} =a\overrightarrow{v} +b\overrightarrow{w}
Il en résulte donc que les vecteurs u\overrightarrow{u}, v\overrightarrow{v} et w\overrightarrow{w} sont coplanaires.