Calcul vectoriel dans le plan
CALCUL VECTORIEL DANS LE PLAN
Tronc Commun Sciences – Cours
Égalité de deux vecteurs – Somme de deux vecteurs
1) Caractéristiques d’un vecteur
Soient \(A\) et \(B\) deux points et soit \(\vec{u} = \vec{AB}\) un vecteur non nul. Le vecteur \(\vec{u}\) est caractérisé par :
- Sa direction : la droite \((AB)\)
- Son sens : de \(A\) vers \(B\)
- Sa norme : \(\|\vec{u}\| = AB\)
Représentation du vecteur \(\vec{AB}\)
2) Égalité de deux vecteurs
Propriété : Deux vecteurs \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) sont égaux si et seulement s’ils ont la même direction, le même sens et la même norme. On écrit alors : \(\vec{u} = \vec{v}\).
Deux vecteurs égaux : même direction, même sens, même norme
3) Vecteurs opposés
Opposés : \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) sont opposés si et seulement s’ils ont la même direction, la même norme, mais des sens contraires. On écrit : \(\vec{u} = -\vec{v}\).
Vecteurs opposés
📌 Exemple : \(\vec{AB} = -\vec{BA}\)
4) Parallélogramme
Propriété : \(ABCD\) est un parallélogramme si et seulement si : \(\vec{AB} + \vec{AD} = \vec{AC}\) ou encore \(\vec{AB} = \vec{DC}\)
Parallélogramme ABCD : \(\vec{AB} + \vec{AD} = \vec{AC}\)
5) Relation de Chasles
Relation de Chasles : Soient \(A\), \(B\) et \(C\) trois points du plan : \(\vec{AB} + \vec{BC} = \vec{AC}\) On dit alors que : \(\vec{AC} = \vec{AB} + \vec{BC}\).
Relation de Chasles : \(\vec{AB} + \vec{BC} = \vec{AC}\)
La colinéarité de deux vecteurs – Alignement de trois points
1) Définition de la colinéarité
Définition : Deux vecteurs \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) sont colinéaires s’il existe un réel \(k\) tel que : \(\vec{u} = k\vec{v}\) ou \(\vec{v} = k\vec{u}\)
Vecteurs colinéaires : \(\vec{u} = k\vec{v}\)
2) Alignement de trois points
Propriété : Trois points \(A\), \(B\) et \(C\) sont alignés si et seulement si les vecteurs \(\vec{AB}\) et \(\vec{AC}\) sont colinéaires. C’est-à-dire : \(\vec{AB} = k\vec{AC}\) ou \(\vec{AC} = k\vec{AB}\)
Points A, B et C alignés : \(\vec{AB}\) et \(\vec{AC}\) colinéaires
3) Droites parallèles
Propriété : Deux droites \((AB)\) et \((CD)\) sont parallèles si et seulement si les vecteurs \(\vec{AB}\) et \(\vec{CD}\) sont colinéaires : \(\vec{AB} = k\vec{CD}\) ou \(\vec{CD} = k\vec{AB}\)
Droites parallèles (AB) et (CD) : \(\vec{AB}\) et \(\vec{CD}\) colinéaires
Propriétés du milieu d’un segment
Soit \(I\) le milieu du segment \([AB]\). Les propriétés suivantes sont équivalentes :
- \(I\) est le milieu de \([AB]\)
- \(\vec{AB} = 2\vec{AI}\)
- \(\vec{IA} + \vec{IB} = \vec{0}\)
- Pour tout point \(M\) du plan : \(\vec{MA} + \vec{MB} = 2\vec{MI}\)
I milieu de [AB] : \(\vec{IA} + \vec{IB} = \vec{0}\)
📌 Exemple : Si \(I\) est le milieu de \([AB]\), alors pour tout point \(M\) : \(\vec{MA} + \vec{MB} = 2\vec{MI}\). Cette propriété est très utile pour simplifier des expressions vectorielles.
📌 À retenir
- ✅ Un vecteur est caractérisé par sa direction, son sens et sa norme
- ✅ \(\vec{u} = \vec{v}\) ⇔ même direction, même sens, même norme
- ✅ \(\vec{u} = -\vec{v}\) ⇔ même direction, même norme, sens contraires
- ✅ Relation de Chasles : \(\vec{AB} + \vec{BC} = \vec{AC}\)
- ✅ \(ABCD\) parallélogramme ⇔ \(\vec{AB} = \vec{DC}\)
- ✅ \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) colinéaires ⇔ \(\vec{u} = k\vec{v}\)
- ✅ \(A, B, C\) alignés ⇔ \(\vec{AB}\) et \(\vec{AC}\) colinéaires
- ✅ \((AB) \parallel (CD)\) ⇔ \(\vec{AB}\) et \(\vec{CD}\) colinéaires
- ✅ \(I\) milieu de \([AB]\) ⇔ \(\vec{IA} + \vec{IB} = \vec{0}\) ⇔ \(\vec{MA} + \vec{MB} = 2\vec{MI}\)
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