Plan, produit scalaire, orthogonalité et distance dans l'espace

Déterminer la distance d'un point à un plan - Exercice 2

3 min
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Question 1

Déterminer la distance entre le point A(2;1;3)A\left(2 ;1 ;-3 \right) et le plan PP d'équation cartésienne 3x+4y+5z1=0-3x+4y+5z-1=0

Correction
    Soit PP le plan d'équation cartésienne ax+by+cz+d=0{\color{blue}{a}}x+{\color{red}{b}}y+{\color{purple}{c}}z+d=0 et A(xA;yA;zA)A\left(x_{A} ;y_{A} ;z_{A} \right) un point du plan.
  • La distance\red{\text{distance}}, notée d(A;P)d\left(A;P\right), entre le point AA et le plan PP est donnée par la formule : d(A;P)=axA+byA+czA+da2+b2+c2d\left(A;P\right)=\frac{\left|{\color{blue}{a}}x_{A} +{\color{red}{b}}y_{A} +{\color{purple}{c}}z_{A} +d\right|}{\sqrt{{\color{blue}{a}}^{2} +{\color{red}{b}}^{2} +{\color{purple}{c}}^{2} } }
  • Nous cherchons la distance entre le point A(2;1;3)A\left(\pink{2} ;\pink{1} ;\pink{-3 }\right) et le plan PP d'équation cartésienne 3x+4y+5z1=0{\color{blue}{-3}}x+{\color{red}{4}}y+{\color{purple}{5}}z-1=0
    D'après le rappel, nous avons :
    d(A;P)=3×2+4×1+5×(3)1(3)2+42+52d\left(A;P\right)=\frac{\left|{\color{blue}{-3}}\times \pink{2} +{\color{red}{4}}\times \pink{1} +{\color{purple}{5}}\times \left(\pink{-3}\right)-1\right|}{\sqrt{\left({\color{blue}{-3}}\right)^{2} +{\color{red}{4}}^{2} +{\color{purple}{5}}^{2} } }
    d(A;P)=1852d\left(A;P\right)=\frac{\left|-18\right|}{5\sqrt{2} }
    d(A;P)=1852d\left(A;P\right)=\frac{18}{5\sqrt{2} }
    d(A;P)=18×252×2d\left(A;P\right)=\frac{18\times \sqrt{2} }{5\sqrt{2} \times \sqrt{2} }
    d(A;P)=18210d\left(A;P\right)=\frac{18\sqrt{2} }{10}
    Enfin :
    d(A;P)=925d\left(A;P\right)=\frac{9\sqrt{2} }{5}

    Finalement, la distance entre le point A(2;1;3)A\left(2 ;1 ;-3 \right) et le plan PP d'équation cartésienne 3x+4y+5z1=0-3x+4y+5z-1=0 est égale à : d(A;P)=925d\left(A;P\right)=\frac{9\sqrt{2} }{5}