QCM : Géométrie vectorielle dans le plan — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Par quoi un vecteur du plan est-il principalement caractérisé ?

Son point de départ et sa longueur uniquement
Sa norme, sa direction et son sens
Ses coordonnées, son milieu et sa pente
Sa longueur, son angle et son origine

Sa norme, sa direction et son sens

Explication

Un vecteur du plan est défini par sa norme, sa direction et son sens. L’origine et l’extrémité servent à le représenter, mais ne suffisent pas à le caractériser à elles seules.

2. Que représente le vecteur \u2192AA ?

Un vecteur opposé à \u2192AA
Le vecteur nul
Un vecteur de même sens que \u2192AB
Un vecteur de norme égale à AB

Le vecteur nul

Explication

Le vecteur \u2192AA correspond à un déplacement d’un point vers lui-même, donc c’est le vecteur nul. Sa norme est 0.

3. Que signifie l’égalité de deux vecteurs ?

Ils ont seulement la même norme
Ils forment toujours un parallélogramme
Ils ont la même direction, le même sens et la même norme
Ils ont seulement la même direction

Ils ont la même direction, le même sens et la même norme

Explication

Deux vecteurs égaux ont exactement les mêmes caractéristiques géométriques : direction, sens et norme. Avoir seulement la même direction relève de la colinéarité.

4. Quel vecteur est opposé à un vecteur \u007eu ?

Le vecteur nul quel que soit \u007eu
Le vecteur qui a la même norme et une direction perpendiculaire
Le vecteur qui a le même sens et une norme double
Le vecteur qui a la même direction, la même norme et le sens contraire

Le vecteur qui a la même direction, la même norme et le sens contraire

Explication

Le vecteur opposé conserve la direction et la norme de \u007eu, mais son sens est inversé. On a alors \u007eu + (−\u007eu) = \u21920.

5. Quelle égalité traduit la relation de Chasles pour trois points A, B et C ?

\u2192AC + \u2192BC = \u2192AB
\u2192BA + \u2192CB = \u2192AC
\u2192AB + \u2192AC = \u2192BC
\u2192AB + \u2192BC = \u2192AC

\u2192AB + \u2192BC = \u2192AC

Explication

La relation de Chasles relie deux vecteurs successifs au vecteur direct : \u2192AB + \u2192BC = \u2192AC. C’est l’écriture fondamentale de la composition des déplacements.

6. Si \u2192AD = \u2192AB + \u2192AC, quelle conclusion est correcte ?

Les vecteurs \u2192AB et \u2192AC sont opposés
Le quadrilatère ABDC est un parallélogramme
Les points A, B et C sont alignés
Le segment [AD] est forcément un diamètre

Le quadrilatère ABDC est un parallélogramme

Explication

Cette écriture implique que \u2192CD = \u2192AB, donc les côtés opposés correspondants sont égaux : ABDC est un parallélogramme. Les autres propositions ne découlent pas de cette égalité.

7. Quel est l’effet du produit k\u007eu lorsque k est négatif et \u007eu non nul ?

Le vecteur devient forcément nul
La direction est conservée et le sens est inversé
Le sens et la norme restent toujours inchangés
La direction change et la norme reste la même

La direction est conservée et le sens est inversé

Explication

Si k est négatif, le vecteur k\u007eu garde la même direction que \u007eu mais prend le sens contraire. Sa norme est multipliée par |k|.

8. Quelle propriété de calcul est correcte pour un réel k et des vecteurs \u007eu, \u007ev ?

(k + \u007eu)\u007ev = k\u007eu + k\u007ev
k(\u007eu + \u007ev) = k\u007eu + \u007ev
k(\u007eu + \u007ev) = k\u007eu + k\u007ev
k(k\u007eu) = (k + k)\u007eu

k(\u007eu + \u007ev) = k\u007eu + k\u007ev

Explication

Le produit par un réel est distributif sur la somme : k(\u007eu + \u007ev) = k\u007eu + k\u007ev. C’est une propriété de calcul essentielle.

9. Quand deux vecteurs non nuls sont-ils colinéaires ?

Lorsqu’il existe un réel k tel que \u007eu = k\u007ev
Lorsqu’ils ont des coordonnées entières
Lorsqu’ils sont perpendiculaires
Lorsqu’ils ont la même norme

Lorsqu’il existe un réel k tel que \u007eu = k\u007ev

Explication

Deux vecteurs non nuls sont colinéaires s’ils sont proportionnels, c’est-à-dire s’il existe un réel k tel que \u007eu = k\u007ev. Cela équivaut à avoir la même direction.

10. Que peut-on dire du vecteur nul par rapport aux autres vecteurs du plan ?

Il est colinéaire seulement aux vecteurs de même norme
Il est colinéaire à tout vecteur
Il n’est colinéaire à aucun vecteur
Il est colinéaire uniquement aux vecteurs opposés

Il est colinéaire à tout vecteur

Explication

Le vecteur nul est colinéaire à tout vecteur du plan. C’est un cas particulier important dans les raisonnements de parallélisme et d’alignement.

11. Dans un repère orthonormé, quelle écriture correspond à un vecteur du plan en fonction des vecteurs de base ?

\(\vec u = x\,\vec i - y\,\vec j\)
\(\vec u = x\,\vec j + y\,\vec i\)
\(\vec u = x + y\)
\(\vec u = x\,\vec i + y\,\vec j\)

\(\vec u = x\,\vec i + y\,\vec j\)

Explication

Dans une base orthonormée, tout vecteur s’écrit de façon unique \(\vec u = x\,\vec i + y\,\vec j\). Les coefficients \(x\) et \(y\) sont précisément ses coordonnées.

12. Que signifie le fait que deux vecteurs soient colinéaires ?

Ils sont nécessairement perpendiculaires
Ils ont la même norme et la même direction
Ils ont la même direction, éventuellement avec un sens différent
Ils sont forcément égaux

Ils ont la même direction, éventuellement avec un sens différent

Explication

Deux vecteurs colinéaires sont portés par une même direction ; leur sens peut être identique ou opposé. Ils ne sont pas forcément égaux, car l’égalité impose aussi la même norme et le même sens.

13. Quelles sont les coordonnées du vecteur nul dans un repère orthonormé ?

\((0 ; 0)\)
\((1 ; 0)\)
\((1 ; 1)\)
\((0 ; 1)\)

\((0 ; 0)\)

Explication

Le vecteur nul s’écrit \(\vec 0 = 0\,\vec i + 0\,\vec j\), donc ses coordonnées sont \((0 ; 0)\).

14. Si \(\vec u(x ; y)\), quelles sont les coordonnées de \(k\vec u\) ?

\((xk ; y + k)\)
\((kx ; ky)\)
\((x + k ; y + k)\)
\((k/x ; k/y)\)

\((kx ; ky)\)

Explication

Multiplier un vecteur par un réel multiplie chacune de ses coordonnées par ce réel. On obtient donc \(k\vec u\) de coordonnées \((kx ; ky)\).

15. Si \(A(x_A ; y_A)\) et \(B(x_B ; y_B)\), quelles sont les coordonnées du vecteur \(\overrightarrow{AB}\) ?

\((x_A + x_B ; y_A + y_B)\)
\((x_B - x_A ; y_B - y_A)\)
\((x_A - x_B ; y_A - y_B)\)
\((x_B - x_A ; y_A - y_B)\)

\((x_B - x_A ; y_B - y_A)\)

Explication

Les coordonnées de \(\overrightarrow{AB}\) s’obtiennent en faisant la différence des coordonnées de B et de A : \((x_B-x_A ; y_B-y_A)\). L’option inverse correspond à \(\overrightarrow{BA}\).

16. Comment calcule-t-on la norme de \(\overrightarrow{AB}\) dans un repère orthonormé ?

\(\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2}\)
\(\sqrt{(x_B+x_A)^2+(y_B+y_A)^2}\)
\((x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2\)
\((x_B-x_A)+(y_B-y_A)\)

\(\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2}\)

Explication

La norme d’un vecteur correspond à la distance entre ses extrémités, donc on applique Pythagore aux différences de coordonnées. On obtient \(\|\overrightarrow{AB}\|=\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2}\).

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Vecteur — définition ?

Segment orienté caractérisé par norme, direction, sens.

Vecteur nul — propriété ?

Norme zéro, pas de direction ni sens.

Égalité de vecteurs — condition ?

Même direction, sens et norme.

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