Vecteurs et translations — cours
1ère année · section Tronc commun · mathématiques, programme officiel tunisien.
Le cours
Point de départ · 1
Deux segments et ont la même longueur (), mais les droites et ne sont pas parallèles. Les vecteurs et sont-ils égaux ?
Remarque
Pour que deux vecteurs soient égaux, la même longueur ne suffit pas : ils doivent aussi avoir la même direction (droites parallèles) et le même sens.
Définition · 2
Définition d'un vecteur
Deux points et définissent le vecteur .
Vocabulaire
- Origine —
- Extrémité —
Remarque
Si , on obtient le vecteur nul, noté : .
Exemple travaillé · 3
Déterminer les trois caractéristiques du vecteur représenté sur la figure.
Direction : la droite .
Sens : de vers .
Longueur : la distance .
Piège classique · 4
Soient et deux points distincts. Quel est l'ensemble des points vérifiant ?
Attention
Penser que l'ensemble est un cercle de centre , en confondant l'égalité vectorielle avec l'égalité de distance .
À la place : impose la même origine , la même direction, le même sens et la même longueur. L'extrémité est unique : .
Vérification · 5
D'après la figure ci-dessus, quelle égalité vectorielle est correcte ?
Remarque
et ont la même direction, le même sens et la même longueur. a la même direction et la même longueur, mais un sens opposé.
Point de départ · 6
On donne quatre points non alignés tels que . Quelle est la nature du quadrilatère formé par ces points ?
Remarque
signifie que les segments et ont même direction, même sens et même longueur : ils forment les côtés opposés d'un parallélogramme.
Définition · 7
Égalité vectorielle et parallélogramme
Soient quatre points non alignés.
Piège classique · 8
Si avec non alignés, quel est le nom exact du parallélogramme formé ?
Attention
Nommer le quadrilatère par automatisme alphabétique.
À la place : signifie que les segments opposés sont et . Les sommets consécutifs forment le parallélogramme .
Exemple travaillé · 9
Soient six points tels que et . Montrer que .
caractérise le parallélogramme , donc .
caractérise le parallélogramme , donc .
Par transitivité avec le vecteur pivot : .
caractérise le parallélogramme , donc .
Vérification · 10
est un parallélogramme. Quelle égalité vectorielle est vraie ?
Remarque
Dans le parallélogramme , les côtés opposés et sont parallèles et de même longueur, dans le même sens : .
Point de départ · 11
Le point est le milieu du segment . Quelle égalité vectorielle est correcte ?
Remarque
De vers et de vers , le déplacement s'effectue dans la même direction, le même sens et avec la même longueur : .
Définition · 12
Caractérisation vectorielle du milieu
Soient et deux points distincts et un point du plan.
Remarque
et ont la même direction (droite ), le même sens et la même longueur ().
Piège classique · 13
Soient et deux points distincts. Quel est l'ensemble des points tels que ?
Attention
Penser que l'ensemble est la médiatrice de , en confondant l'égalité vectorielle avec l'égalité de distances .
À la place : Deux vecteurs ayant la même origine sont égaux si et seulement si leurs extrémités sont confondues (). Comme , aucun point ne convient : l'ensemble est vide.
Exemple travaillé · 14
Soit un triangle. On pose et . Montrer que est le milieu du segment .
Par hypothèse : .
équivaut à .
En inversant le sens des vecteurs opposés : .
Par transitivité : .
L'égalité prouve que est le milieu du segment .
Vérification · 15
est le milieu du segment . Quelle égalité vectorielle est vraie ?
Remarque
est le milieu de équivaut à (même sens, de vers ).
Point de départ · 16
On fait glisser un point selon le vecteur pour obtenir un point . Quelle égalité vectorielle traduit ce déplacement ?
Remarque
Le vecteur du déplacement a pour origine le point de départ et pour extrémité le point d'arrivée : on a .
Définition · 17
Définition de la translation
Soit un vecteur et un point du plan.
Remarque
La translation de vecteur nul est l'identité du plan : .
Exemple travaillé · 18
Soient et deux points distincts. Construire le point selon la position du point .
Par définition de la translation : .
Si : l'égalité caractérise le parallélogramme . On construit donc le quatrième sommet de ce parallélogramme.
Si : est le point de la droite tel que , dans le même sens que le vecteur .
Vérification · 19
est un parallélogramme. Quelle est l'image du point par la translation de vecteur ?
Remarque
Dans le parallélogramme , on a l'égalité . L'image de par la translation de vecteur est donc le point car .
Point de départ · 20
On applique à une droite une translation de vecteur . Si est parallèle à , que devient la droite ?
Remarque
Chaque point de se déplace sur la droite elle-même : l'ensemble des points obtenus redonne exactement la droite .
Définition · 21
Image d'une droite par une translation
Soit une droite et un vecteur.
Piège classique · 22
Quelle est l'image de la droite par la translation de vecteur ?
Attention
Tracer une droite parallèle distincte de .
À la place : Le vecteur est porté par . La droite glisse sur elle-même : .
Exemple travaillé · 23
est un parallélogramme. Déterminer et .
L'image de par est . L'image de est la droite parallèle à passant par , c'est-à-dire .
Comme est un parallélogramme, : le vecteur est directeur de .
Vérification · 24
est un parallélogramme. Quelle est l'image de la droite par la translation de vecteur ?
Remarque
Dans le parallélogramme , on a . Le vecteur de translation est porté par , donc .
Point de départ · 25
Pour construire l'image d'un cercle de centre et de rayon par une translation, que suffit-il de faire ?
Remarque
La translation conserve les distances : le rayon ne change pas. Il suffit de translater le centre et de tracer le cercle de même rayon.
Définition · 26
Propriétés de conservation par translation
Toute translation conserve les distances, l'alignement, les milieux, les angles géométriques, le parallélisme et l'orthogonalité.
Piège classique · 27
Soit un cercle de centre et de rayon . Quelle est l'image de par la translation de vecteur ?
Attention
Modifier le rayon du cercle ou remplacer le rayon par la longueur .
À la place : La translation conserve les distances : le nouveau centre est et le rayon reste strictement égal à .
Exemple travaillé · 28
Soit un triangle d'orthocentre . On pose . On note et les images respectives de et par . Montrer que est l'orthocentre du triangle .
Dans le triangle , est perpendiculaire à et est perpendiculaire à .
La translation conserve l'orthogonalité : est perpendiculaire à , donc est une hauteur de .
De même, est perpendiculaire à , donc est une autre hauteur de .
La translation conserve l'intersection : . Le point est donc l'orthocentre du triangle .
Vérification · 29
Soit un triangle rectangle en avec et . On pose , et . Compléter les mesures du triangle transformé .
Remarque
La translation conserve les distances et l'orthogonalité : et l'angle en reste égal à .
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