Chapitre : Produit scalaire de deux vecteurs du plan · Leçon 1
Produit scalaire et ses expressions
Un nombre qui mesure l’orthogonalité.
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Cours de Mathématiques : « Produit scalaire et ses expressions », proposé par ndolomathndolomath
Produit scalaire
💡 Idée principale : Le produit scalaire de deux vecteurs est un nombre. Il peut se calculer avec les normes et l’angle (), avec une projection orthogonale, ou avec les coordonnées dans une base orthonormée (). Il est nul si et seulement si les vecteurs sont orthogonaux.
Ce que tu vas apprendre
Calculer un produit scalaire par la formule du cosinus et par projection.
Calculer un produit scalaire avec les coordonnées.
Utiliser les propriétés (bilinéarité, symétrie, carré scalaire).
Caractériser l’orthogonalité.
Pourquoi cette leçon ?
En physique, le travail d’une force est un produit scalaire. En géométrie, il permet de calculer des angles et des longueurs et de démontrer des orthogonalités.
Prérequis : vérifie tes bases
1
Calcule et .
2
Construis le projeté orthogonal d’un point sur une droite.
3
Calcule la norme du vecteur .
Situation problème : La charrette tirée
Un homme tire une charrette avec une corde qui fait un angle de 30° avec le sol, en exerçant une force de 200 N. La charrette avance de 50 m. Quel est le travail de la force (produit scalaire de la force et du déplacement) ? Que deviendrait-il si la corde était horizontale ?
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Activité d’apprentissage
On représente la force et le déplacement .
Quelle est la longueur de la projection de sur la direction du déplacement ?
Calcule .
Recommence avec un angle de 0°.
Réponds à la situation problème.
R1
Définitions
Si est le projeté orthogonal de sur : ; il vaut si et ont même sens, sinon.
Exemple à traiter : est équilatéral de côté 4. Calcule et .
R2 · Propriétés
; ; . . .
Exemple à traiter : Développe et .
R3
Avec les coordonnées
Dans une base orthonormée, si et : et .
Exemple à traiter : Calcule pour et . Que conclure ? Calcule l’angle entre et .
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Erreurs fréquentes
⚠ Produit scalaire = vecteur
Le produit scalaire est un nombre, pas un vecteur.
⚠ Base non orthonormée
La formule n’est valable que dans une base orthonormée.
Exercice d’application
est un carré de côté 3. Calcule et .
On donne , , . Calcule et une valeur approchée de .