LES VECTEURS
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LES VECTEURS
CHAPITRE 2:
I- DEFINITION
Dans une gare, un adulte et un enfant et leur
bagages se déplacent sur un tapis roulant
horizontale de 20m.
Leur déplacement est une translation horizontale de la gauche vers la droite de 20m.
1) Translation
La translation qui transforme A en A’ transforme tout point B en B’ tel que [AB’] et [BA’] ont le même milieu. La translation qui transforme A en B est la translation de vecteur AB.
Remarque: si on considère trois points A, B et C alignés. La translation de AB transforme C en D mais ABCD n’est pas un parallélogramme donc [AC] et [BD] n’ont pas le même milieu. 2) Vecteurs égauxDeux vecteurs AB et CD sont égaux s’ils définissent la même translation. Autrement dit si l’image de E par la translation de vecteur AB est F, alors l’image de E par la translation de CD est également F.
A B C D
On note alors AB=CD. Plus globalement, un vecteur
sera noté à l’aide d’une seule lettre surmontée d’une
flèche. On a alors AB=CD=u, et les vecteurs AB et CD
sont des représentant du vecteur u.
3) Définition
Un vecteur u est définit par la donnée:
- d’une direction
- d’un sens
- d’une longueur (ou norme).
Un vecteur est représenté par une flèche, la norme du
vecteur AB est AB. La norme du vecteur u est noté ||u||.
II- SOMME DE DEUX VECTEURS
Soit u et v deux vecteurs. La somme de u et v
est un nouveau vecteur que l’on note u+v. Pour
additionner deux vecteurs, on dispose deux de
leurs représentants l’un à la suite de l’autre et le
vecteur somme est alors le vecteur ayant pour
origine, l’origine du premier vecteur et pour
extrémité, l’extrémité finale. Cette méthode de
construction est la relation de CHASLES.
Exemple:
u
v uv
u+v
u
v v
v+u
u
La somme de deux vecteurs est commutative
c’est-à-dire u+v=v+u. Il existe un vecteur qui est
le neutre pour l’addition. Ce vecteur est le vecteur
nul que l’on note 0.
Relation de Chasles
A
B B
C
AB+BC=AC
Remarque: d’après la relation de Chasles
AB+BB=AB. Ainsi BB=0, mais on a
aussi AA=0; CC=0.
l’opposé du vecteur u est le vecteur tel que si on
l’ajoute à u, le résultat est le vecteur nul.
L’opposé de u est noté -u. On a donc u+(-u)=0.
Remarque: AB+BA=0 Ainsi l’opposé du vecteur AB est le
vecteur BA (-AB=BA). A BAB
BA
III- COORDONNEES D’UN VECTEUR 1) Repère du planUn repère du plan est défini par la donnée de trois points (O;I;J) où d’un point et de deux vecteurs (O; i; j): Le point O est l’origine du repère, Le vecteur i dirige l’axe des abscisses, Le vecteur i oriente l’axe des abscisses, Le vecteur i normalise la longueur de l’unité, Le vecteur j dirige l’axe des ordonnées, Le vecteur j oriente l’axe des ordonnées, Le vecteur j normalise la longueur de l’unité.
Exemple: la donnée d’un point O et de vecteurs i
et j
Permet de définir le repère (O; i; j):
1
1
O
i
j
Remarque: il existe trois types de repères
Repère orthogonal Repère
orthonormé
2) Cordonnées d’un vecteur
Soient A et B deux points du plan de coordonnée (Xa;Ya) et (Xb;Yb) dans un repère (O; i; j). Les coordonnées du vecteur AB sont (Xb-Xa;Yb-Ya).
Repère quelconque
Exemple: A(7;1) et B(-1;2)
AB(-1-7;2-1)
AB(-8;1)
Remarque: les coordonnées du vecteur nul sont
(0;0).
3) Égalité de vecteurs
Deux vecteurs u(x;y) et v(x’;y’) sont égaux si et
seulement si x=x’ et y=y’.
Remarque: AB=CD équivaut à ABDC est un
parallélogramme.
4) Somme de deux vecteurs
Soient u et v deux vecteurs du plan de
coordonnées respectives (x;y) et (x’;y’). Les
coordonnées du vecteur u+v sont alors
(x+x’;y+y’).
5) Longueur d’un segment, coordonnées du
milieu
Soient A et B deux points de coordonnées
respectives (Xa;Ya) et (Xb;Yb) dans un repère
orthonormal (O; i; j).
.le milieu du segment [AB] a pour coordonnées:
(Xa+Xb/2;Ya+Yb/2).
.la longueur de AB est: AB=Exemple: A(2;5) et B(4;-1)Déterminer les coordonnées de I milieu de [AB] et la longueur AB. I(2+4/2;5-1/2)I(3;2)
AB=AB=AB= AB=
(Xb-Xa)²+(Yb-Ya)²
(4-2)²+(-1-5)²2²+(-6)
4+3640
B
I
A
IV- Produit d’un vecteur par un réel
1) Définition
Soit u un vecteur (non nul) du plan et k un réel.
ku est un vecteur qui a:
-la même direction que celle du vecteur u,
-le même sens que le vecteur u si k>0 et de
sens contraire opposé si k<0,
-une longueur égale à k fois la longueur de u si
k>0 et k fois la longueur de u si k<0.
Remarque: si k=0 alors ku est le vecteur nul.
2) ColinéaritéDeux vecteur u et v sont colinéaires s’il existe un réel k tel que u=kv.Propriétés: -si deux vecteurs AB et CD sont colinéaires alors (AB) et (CD) sont parallèles; -si deux vecteurs AB et CD sont colinéaires alors les points A, B, C et D sont alignés.
.Milieu d’un segmentUn point I est le milieu du segment [AB] si une des conditions suivantes est vérifiée: -AI=1/2AB -AI=IB
3) Coordonnées et colinéarité
Soit u(a;b) alors ku a pour coordonnées (ka;kb).
Conséquence: deux vecteurs u(a;b) et v(a’;b’)
sont colinéaires si leurs coordonnées sont
proportionnelles, c’est-à-dire il existe k€R tel que
a’=ka et b’=kb.
Exemples: u(2;-3) et v(-6;9)
sont colinéaires car -6/2=9/-3=-3
u(-5;1) et v(1;-5)
ne sont pas colinéaires car 1/-5≠ -5/1