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Formules et Théorèmes
À savoir refaire
1
Définitions et propriétés du produit scalaire
2
Applications du produit scalaire
Formules et Théorèmes
Produit scalaire : normes
Soient
u
⃗
\vec u
u
et
v
⃗
\vec v
v
deux vecteurs.
u
⃗
⋅
v
⃗
=
1
2
(
∣
∣
u
⃗
+
v
⃗
∣
∣
2
−
∣
∣
u
⃗
∣
∣
2
−
∣
∣
v
⃗
∣
∣
2
)
\vec u \cdot \vec v = \frac12 ( ||\vec u+\vec v||^2-||\vec u||^2-||\vec v||^2)
u
⋅
v
=
2
1
(
∣∣
u
+
v
∣
∣
2
−
∣∣
u
∣
∣
2
−
∣∣
v
∣
∣
2
)
Produit scalaire : normes et angle
Soient
u
⃗
\vec u
u
et
v
⃗
\vec v
v
deux vecteurs
non nuls
.
Soit
α
=
(
u
⃗
,
v
⃗
)
\alpha=(\vec u , \vec v)
α
=
(
u
,
v
)
l’angle formé par ces deux vecteurs.
u
⃗
⋅
v
⃗
=
∣
∣
u
⃗
∣
∣
⋅
∣
∣
v
⃗
∣
∣
cos
α
\vec u \cdot \vec v =||\vec u||\cdot ||\vec v||\cos{\alpha}
u
⋅
v
=
∣∣
u
∣∣
⋅
∣∣
v
∣∣
cos
α
Produit scalaire : coordonnées des vecteurs
Soient
u
⃗
(
x
,
y
)
\vec u(x,y)
u
(
x
,
y
)
et
v
⃗
(
x
′
,
y
′
)
\vec v(x',y')
v
(
x
′
,
y
′
)
deux vecteurs dans un
repère orthonormé
.
u
⃗
⋅
v
⃗
=
x
x
′
+
y
y
′
\vec u \cdot \vec v =xx'+yy'
u
⋅
v
=
x
x
′
+
y
y
′
Propriétés calculatoires du produit scalaire
Soient
u
⃗
\vec u
u
,
v
⃗
\vec v
v
, et
w
⃗
\vec w
w
trois vecteurs.
Soit
k
k
k
un réel.
u
⃗
⋅
0
⃗
=
0
\vec u \cdot \vec 0 = 0
u
⋅
0
=
0
u
⃗
⋅
v
⃗
=
v
⃗
⋅
u
⃗
\vec u \cdot \vec v = \vec v \cdot \vec u
u
⋅
v
=
v
⋅
u
u
⃗
⋅
(
v
⃗
+
w
⃗
)
=
u
⃗
⋅
v
⃗
+
u
⃗
⋅
w
⃗
\vec u \cdot (\vec v + \vec w) = \vec u \cdot \vec v + \vec u \cdot \vec w
u
⋅
(
v
+
w
)
=
u
⋅
v
+
u
⋅
w
u
⃗
⋅
(
k
v
⃗
)
=
k
×
(
u
⃗
⋅
v
⃗
)
=
(
k
u
⃗
)
⋅
v
⃗
\vec u \cdot (k\vec v)=k\times(\vec u \cdot \vec v)=(k\vec u) \cdot \vec v
u
⋅
(
k
v
)
=
k
×
(
u
⋅
v
)
=
(
k
u
)
⋅
v
(
u
⃗
+
v
⃗
)
2
=
u
⃗
2
+
2
u
⃗
⋅
v
⃗
+
v
⃗
2
(\vec u +\vec v)^2=\vec u^2 +2\vec u\cdot \vec v+ \vec v^2
(
u
+
v
)
2
=
u
2
+
2
u
⋅
v
+
v
2
Produit scalaire et vecteurs orthogonaux
Soient
u
⃗
\vec u
u
et
v
⃗
\vec v
v
deux vecteurs
non nuls
.
u
⃗
⋅
v
⃗
=
0
⇔
u
⃗
\vec u\cdot \vec v=0 \Leftrightarrow \vec u
u
⋅
v
=
0
⇔
u
et
v
⃗
\vec v
v
orthogonaux
Produit scalaire et vecteurs colinéaires
Soient
u
⃗
\vec u
u
et
v
⃗
\vec v
v
deux vecteurs colinéaires
non nuls
.
u
⃗
\vec u
u
et
v
⃗
\vec v
v
de même sens
u
⃗
⋅
v
⃗
=
∣
∣
u
⃗
∣
∣
⋅
∣
∣
v
⃗
∣
∣
\vec u\cdot \vec v=||\vec u||\cdot ||\vec v||
u
⋅
v
=
∣∣
u
∣∣
⋅
∣∣
v
∣∣
u
⃗
\vec u
u
et
v
⃗
\vec v
v
de sens contraires
u
⃗
⋅
v
⃗
=
−
∣
∣
u
⃗
∣
∣
⋅
∣
∣
v
⃗
∣
∣
\vec u\cdot \vec v=-||\vec u||\cdot ||\vec v||
u
⋅
v
=
−
∣∣
u
∣∣
⋅
∣∣
v
∣∣
Produit scalaire et norme
Soit
u
⃗
\vec u
u
un vecteur.
u
⃗
⋅
u
⃗
=
u
⃗
2
=
∣
∣
u
⃗
∣
∣
2
\vec u\cdot \vec u = \vec u^2 =||\vec u||^2
u
⋅
u
=
u
2
=
∣∣
u
∣
∣
2
Produit scalaire : projection orthogonale
Soient
A
A
A
,
B
B
B
,
C
C
C
et
D
D
D
quatre points distincts.
Soient
H
H
H
et
I
I
I
respectivement les projetés orthogonaux de
C
C
C
et
D
D
D
sur la droite
(
A
B
)
(AB)
(
A
B
)
.
A
B
⃗
⋅
C
D
⃗
=
A
B
⃗
⋅
H
I
⃗
\vec {AB} \cdot \vec{CD}=\vec{AB}\cdot \vec{HI}
A
B
⋅
C
D
=
A
B
⋅
H
I
Équation de droite et vecteur normal
Soient
(
d
)
(d)
(
d
)
une droite et
n
⃗
(
a
;
b
)
\vec n (a;b)
n
(
a
;
b
)
un vecteur dans un repère orthonormé.
Soit
c
c
c
un réel.
n
(
a
;
b
)
n (a;b)
n
(
a
;
b
)
vecteur normal de
(
d
)
(d)
(
d
)
⇔
\Leftrightarrow
⇔
a
x
+
b
y
+
c
=
0
ax+by+c=0
a
x
+
b
y
+
c
=
0
est une équation cartésienne de
(
d
)
(d)
(
d
)
.
Équation de cercle
Soit
C
C
C
un cercle de centre
O
(
x
o
;
y
o
)
O(x_o;y_o)
O
(
x
o
;
y
o
)
et de rayon
R
R
R
dans un repère orthonormé.
Soit
M
M
M
un point du plan.
M
(
x
,
y
)
∈
C
⇔
(
x
−
x
o
)
2
+
(
y
−
y
o
)
2
=
R
2
M(x,y) \in C \Leftrightarrow (x-x_o)^2+(y-y_o)^2=R^2
M
(
x
,
y
)
∈
C
⇔
(
x
−
x
o
)
2
+
(
y
−
y
o
)
2
=
R
2
Théorème de la médiane
Soit un triangle
A
B
C
ABC
A
BC
.
Soit
I
I
I
le milieu de
[
B
C
]
[BC]
[
BC
]
.
A
B
2
+
A
C
2
=
2
A
I
2
+
B
C
2
2
AB^2+AC^2=2AI^2+\frac{BC^2}2
A
B
2
+
A
C
2
=
2
A
I
2
+
2
B
C
2
Formule d’Al-Kashi
Soit un triangle
A
B
C
ABC
A
BC
.
On note
B
C
=
a
BC=a
BC
=
a
,
A
C
=
b
AC=b
A
C
=
b
, et
A
B
=
c
AB=c
A
B
=
c
.
a
2
=
b
2
+
c
2
−
b
c
cos
A
^
a^2=b^2+c^2-bc\cos {\hat {A}}
a
2
=
b
2
+
c
2
−
b
c
cos
A
^
Formule des sinus
Soit un triangle ABC.
On note
B
C
=
a
BC=a
BC
=
a
,
A
C
=
b
AC=b
A
C
=
b
, et
A
B
=
c
AB=c
A
B
=
c
.
a
sin
A
^
=
b
sin
B
^
=
c
sin
C
^
\frac a{\sin {\hat A}} = \frac b{\sin {\hat B}} = \frac c{\sin {\hat C}}
s
i
n
A
^
a
=
s
i
n
B
^
b
=
s
i
n
C
^
c
Formules d’addition des sinus et cosinus
Soient
a
a
a
et
b
b
b
deux réels.
cos
(
a
−
b
)
=
cos
a
cos
b
+
sin
a
sin
b
\cos {(a-b)}=\cos a \cos b + \sin a \sin b
cos
(
a
−
b
)
=
cos
a
cos
b
+
sin
a
sin
b
cos
(
a
+
b
)
=
cos
a
cos
b
−
sin
a
sin
b
\cos {(a+b)}=\cos a \cos b - \sin a \sin b
cos
(
a
+
b
)
=
cos
a
cos
b
−
sin
a
sin
b
sin
(
a
−
b
)
=
sin
a
cos
b
−
sin
b
cos
a
\sin {(a-b)}=\sin a \cos b - \sin b \cos a
sin
(
a
−
b
)
=
sin
a
cos
b
−
sin
b
cos
a
sin
(
a
+
b
)
=
sin
a
cos
b
+
sin
b
cos
a
\sin {(a+b)}=\sin a \cos b + \sin b \cos a
sin
(
a
+
b
)
=
sin
a
cos
b
+
sin
b
cos
a
Formules de duplication des sinus et cosinus
Soient
a
a
a
et
b
b
b
deux réels.
cos
(
2
a
)
=
cos
2
a
−
sin
2
a
=
1
−
2
sin
2
a
=
2
cos
2
a
−
1
\cos{(2a)}=\cos ^2a - \sin ^2a=1-2\sin^2a=2\cos^2a-1
cos
(
2
a
)
=
cos
2
a
−
sin
2
a
=
1
−
2
sin
2
a
=
2
cos
2
a
−
1
sin
(
2
a
)
=
2
sin
a
cos
a
\sin {(2a)}=2\sin a \cos a
sin
(
2
a
)
=
2
sin
a
cos
a
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