La relation entre vecteurs en termes de direction, sens et colinéarité repose sur leur parallélisme et leur orientation. Deux vecteurs peuvent partager la même direction sans avoir le même sens, et l'inversion du sens d'un vecteur se traduit par un vecteur opposé.
Quad : vecteur qui relie deux points du plan, généralement noté pour le vecteur allant de A à B, avec des coordonnées définies par la différence des coordonnées de B et A.
Begin{cases} : notation utilisée pour exprimer une relation ou une équation sous forme de cas ou de conditions, souvent pour décrire des égalités ou des relations entre vecteurs dans différentes situations.
La somme de vecteurs s'obtient en additionnant leurs coordonnées respectives : si et , alors . Cette opération permet de combiner plusieurs vecteurs en un seul vecteur résultant.
Une combinaison linéaire de vecteurs consiste en une somme pondérée de ces vecteurs par des scalaires : si sont des scalaires, alors est une combinaison linéaire de et . Elle permet de représenter un vecteur comme une somme de vecteurs de base, modulée par des coefficients.
La relation illustre la propriété additive des vecteurs dans un plan : en partant du point A, la somme des vecteurs et donne le vecteur . Cela montre que la somme de deux vecteurs issus du même point correspond à un vecteur direct entre le point de départ et le point d’arrivée final.
La factorisation de vecteurs permet de simplifier des expressions vectorielles, par exemple : en utilisant la distributivité, on peut extraire un facteur scalaire pour réduire ou transformer une expression vectorielle, facilitant ainsi les calculs ou les simplifications.
Maîtriser la somme et la combinaison linéaire de vecteurs permet de manipuler efficacement leurs expressions dans le plan, notamment pour simplifier ou résoudre des relations vectorielles. La propriété additive et la factorisation sont des outils fondamentaux pour l’analyse vectorielle.
Un système est en équilibre si la somme vectorielle des forces qui s'exercent sur lui est le vecteur nul.
Relation de Chasles : relation vectorielle qui exprime la somme de deux vecteurs comme un vecteur unique, par exemple .
begin{pmatrix} ... \end{pmatrix} : notation matricielle représentant un vecteur ou un point dans le plan ou l’espace, par exemple .
pmatrix} \quad \text{et} \quad end{pmatrix} : éléments de la notation matricielle, délimitant un vecteur ou un point.
La relation de Chasles s'exprime par , permettant de décomposer un vecteur en la somme de deux autres vecteurs. Par exemple, dans un contexte géométrique, cela permet d’écrire que le vecteur reliant A à E est la somme du vecteur reliant A à D et du vecteur reliant D à E.
La factorisation vectorielle permet d’écrire , ce qui indique que le vecteur est un multiple scalaire de . Cela implique que ces deux vecteurs sont colinéaires.
Lorsque est colinéaire à , cela signifie que les vecteurs ont la même direction ou sont opposés. Par conséquent, les points A, E et C sont alignés, car ils se trouvent sur une même droite.
La colinéarité de vecteurs est un critère d'alignement de points dans le plan : si deux vecteurs partagent la même direction, alors les points correspondants sont alignés. Cela permet de vérifier l’alignement en utilisant uniquement des vecteurs, sans recourir à des mesures d’angles ou de distances.
L’utilisation de la relation de Chasles et de la factorisation vectorielle permet de démontrer l’alignement de points en vérifiant la colinéarité de leurs vecteurs, ce qui constitue un critère efficace dans le plan.
Coordonnées du vecteur : valeurs numériques qui représentent la différence entre les coordonnées des points et . Elles s’obtiennent en soustrayant respectivement les coordonnées de de celles de .
Coordonnées du vecteur : valeurs numériques correspondant à la différence entre les coordonnées du point et du point . Elles sont exprimées en fonction des coordonnées de ces points.
Point a pour coordonnées : position précise dans le repère, généralement notée , permettant de localiser ce point à l’aide de ses coordonnées.
Les coordonnées d’un vecteur se déterminent en soustrayant les coordonnées du point de celles du point . Plus précisément, si et , alors :
$
\vec{US} = (x_S - x_U; y_S - y_U)
$
Une relation vectorielle comme permet d’exprimer un vecteur en fonction d’autres vecteurs. En remplaçant chaque vecteur par ses coordonnées, on obtient une équation en coordonnées composantes.
En égalant les coordonnées composantes, il est possible de former un système d’équations. La résolution de ce système permet de déterminer les coordonnées inconnues d’un point, comme et .
L’exemple montre que, par cette méthode, on peut obtenir que et , en utilisant la relation vectorielle donnée et en résolvant le système d’équations.
Le calcul précis des coordonnées d’un point à partir d’une relation vectorielle repose sur l’expression des vecteurs en coordonnées, puis la résolution d’un système d’équations. Cette méthode permet de localiser exactement un point dans le plan.
Les propriétés vectorielles permettent de construire un parallélogramme en déterminant précisément les coordonnées d'un point et de calculer le milieu d'un segment par la moyenne des coordonnées de ses extrémités.
Les points , et sont alignés si et seulement si les vecteurs et sont colinéaires. La colinéarité de deux vecteurs en dimension 2 se teste en calculant le déterminant de leurs coordonnées : si ce déterminant est nul, alors les vecteurs sont colinéaires, et donc les points sont alignés.
Dans l’exemple, les coordonnées de sont et celles de sont . Le calcul du déterminant donne :
$
\left(-\frac{3}{4}\right) \times (-10) - (-2) \times \left(-\frac{7}{2}\right) = \frac{1}{2}
$
Ce résultat n’étant pas nul, les vecteurs ne sont pas colinéaires, donc les points , et ne sont pas alignés.
Le critère de colinéarité vectorielle, basé sur le calcul du déterminant, permet de vérifier rapidement si trois points sont alignés en dimension 2. La non-nulité du déterminant indique l’absence d’alignement.
Si deux côtés d'un triangle sont égaux, alors le triangle est isocèle.
Relations de vecteurs
| Propriété | Description |
|---|---|
| Direction | Alignement sur une ligne droite, même si sens opposé |
| Sens | Orientation du vecteur de départ vers arrivée, même direction |
| Colinéarité | Vecteurs parallèles, même ou opposée direction |
Testez vos connaissances sur Crise des vecteurs en géométrie avec 8 questions à choix multiples avec corrections détaillées.
1. Comment déterminer si deux vecteurs sont colinéaires en pratique ?
2. Quel est le rôle principal d'une combinaison linéaire de vecteurs dans un plan ?
Mémorisez les concepts clés de Crise des vecteurs en géométrie avec 16 flashcards interactives.
Direction d'un vecteur — définition ?
Ligne droite orientée selon le vecteur.
Sens d'un vecteur — rôle ?
Indique l'orientation du départ vers l'arrivée.
Vecteurs colinéaires — définition ?
Parallèles, même ou opposés.
Importe ton cours et l'IA génère fiches, QCM et flashcards en 30 secondes.
Générateur de fiches