Exercice 1
avanceOn considère les propriétés fondamentales des angles orientés de vecteurs et de droites dans le plan orienté.
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1. Soit et deux vecteurs non nuls du plan orienté tels que . Déterminer la mesure principale de l'angle orienté .
Indice — Pense à exploiter la relation de Chasles pour les angles orientés de vecteurs et la multiplication par un scalaire négatif.
Correction
En utilisant les propriétés de linéarité des angles orientés par rapport à la multiplication par un scalaire, on a car le scalaire est négatif et ajoute un angle plat, tandis que le scalaire est positif. On obtient donc . La mesure principale dans l'intervalle s'obtient en retranchant , ce qui donne .
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2. Calculer le déterminant en fonction de et , sachant que et .
Indice — Utilise la définition analytique ou géométrique du déterminant avec les normes et le sinus de l'angle orienté.
Correction
D'après la définition géométrique du déterminant de deux vecteurs, . En appliquant cette formule aux vecteurs et , on obtient . En remplaçant les normes par leurs valeurs ( et ) et l'angle par sa valeur déterminée à la question précédente ( avec ), on trouve .
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3. On considère un triangle tel que et . Déterminer la mesure principale de l'angle orienté .
Indice — Applique la relation fondamentale de la somme des angles orientés des vecteurs sur les côtés d'un triangle orienté.
Correction
Dans un triangle , la somme des angles orientés le long de son contour vérifie (à l'ordre près des sommets du triangle). En réorganisant pour isoler l'angle cherché, on a . En remplaçant par les valeurs données, . La mesure principale est donc .
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4. En déduire la mesure principale de l'angle .
Indice — Rappelle-toi de l'effet de l'ordre des vecteurs et de la mesure principale de l'angle plat.
Correction
L'angle est l'opposé de l'angle . En utilisant la relation avec l'angle trouvé à la question précédente, on sait que . Par conséquent, en exploitant la relation de Chasles, . En évaluant directement par rapport aux sommets et aux angles du triangle, on obtient finalement la mesure principale .
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5. Soit un cercle orienté de centre et un point de tel que . Sachant que , déterminer toutes les valeurs possibles de dans l'intervalle .
Indice — Utilise la relation entre l'angle au centre et l'angle inscrit dans un cercle orienté.
Correction
On utilise le théorème de l'angle inscrit : l'angle inscrit est égal à la moitié de l'angle au centre associé modulo (ou modulo selon la position de , mais ici exprimé en lien direct avec l'angle orienté de vecteurs). On a donc , c'est-à-dire . Dans l'intervalle , les valeurs possibles pour sont et .
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6. Pour le même cercle , si l'on sait cette fois que , déterminer l'ensemble des mesures possibles de l'angle dans .
Indice — Attention à la division modulaire : résoudre donne deux classes de congruence modulo , qu'il faut toutes rapporter à l'intervalle .
Correction
D'après la relation entre angle inscrit et angle au centre, l'angle au centre est le double de l'angle inscrit modulo . En posant l'équation avec , on obtient , soit , mais aussi avec le décalage de issu du modulo , on obtient une deuxième valeur : . Les mesures possibles dans sont donc et .
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7. Soit un autre point du cercle situé sur le même arc ouvert que . Établir la relation entre les angles orientés et en justifiant par les propriétés des points cocycliques.
Indice — Pense à la condition de cocyclicité via l'égalité des angles orientés sous forme modulo .
Correction
Puisque les points , , et appartiennent au même cercle et que et sont sur le même arc ouvert, les angles inscrits interceptant le même arc sont égaux. Par conséquent, les angles orientés de vecteurs sont congrus : , ce qui traduit la propriété classique de conservation de l'angle orienté pour des points cocycliques sur un même arc.