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1ère Bac Sciences Mathématiques
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Géométrie analytique de l'espace

Équations du plan, de la droite en 3D, positions relatives, distances.

Plan du chapitre

Voici les notions abordées dans ce chapitre. Pour le contenu détaillé avec démonstrations, exemples et figures, ouvre le PDF du cours ci-dessous.

  1. Équation d'un plan

    • Plan déterminé par trois points non alignés

      Étant donnés A, B, C non alignés, on prend un vecteur normal arrow(n) orthogonal à arrow(A B) et arrow(A C) (en 2e Bac, produit vectoriel ; en 1BAC SE, on résout un système arrow(n) dot arrow(A B) = 0, arrow(n) dot arrow(A C) = 0).

    • Plan déterminé par un point et deux vecteurs

      Le plan contenant A et dirigé par deux vecteurs non colinéaires arrow(u), arrow(v) a pour : M(x ; y ; z) ∈ (P) ≤⇒ arrow(A M) = s arrow(u) + t arrow(v) (s, t ∈ ℝ).

  2. Équation d'une droite

    Une droite dans l'espace est aussi l'intersection de deux plans sécants — elle peut donc se donner par un système de deux équations cartésiennes.

  3. Positions relatives

    • Deux droites

      - (même direction) : arrow(u1) et arrow(u2) colinéaires. - : non parallèles, et il existe un point commun. - (« gauches ») : non parallèles, pas de point commun.

    • Droite et plan

      Injecter les paramétriques de la droite dans l'équation du plan : équation sans solution : parallèles ; toutes les valeurs de t solutions : droite incluse dans le plan ; solution unique : point d'intersection.

    • Deux plans

      Parallèles si leurs vecteurs normaux sont colinéaires. Sécants selon une droite sinon.

  4. Distances

    • Distance point–plan

    • Distance point–droite

      Projeter orthogonalement le point sur la droite, calculer la norme du vecteur résidu. Formule plus compacte via produit vectoriel en 2BAC.

  5. Équation d'une sphère

    Le développement donne une forme générale x² + y² + z² + α x + β y + γ z + δ = 0 qui est celle d'une sphère ssi (α/2)² + (β/2)² + (γ/2)² - δ > 0 (via forme canonique).

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