Problème — Positions relatives et angle formé par deux plans
Application directe du cours · niveau 3 (difficile) · mathématiques (terminale), chapitre 8 — Géométrie dans l'espace
Énoncé
Problème — Positions relatives et angle formé par deux plans. On considère les deux plans d'équation cartésienne et d'équation cartésienne .
- Démontrer que et sont sécants et déterminer une représentation paramétrique de leur droite d'intersection .
- Calculer le cosinus de l'angle aigu formé par les deux plans (qui correspond à l'angle entre leurs vecteurs normaux).
- Soit le point . Calculer la distance du point au plan et démontrer que appartient au plan .
Corrigé
- Les vecteurs normaux des plans et sont et . Leurs coordonnées ne sont pas proportionnelles. Les plans ne sont donc pas parallèles : ils se coupent selon une droite .
Un point est sur la droite si et seulement si ses coordonnées satisfont le système :
Sommons les deux équations (1) et (2) :
Remplaçons par dans l'équation (1) :
En prenant l'abscisse () comme paramètre, on obtient la représentation paramétrique de la droite d'intersection :
- L'angle aigu formé par les deux plans est l'angle aigu formé par leurs vecteurs normaux et . Son cosinus se déduit du produit scalaire, qui est lié à l'angle par la relation :
Calculons chaque élément :
- ;
- ;
- .
Par conséquent :
L'angle aigu entre les plans vaut environ .
- La distance du point au plan d'équation est donnée par la formule du cours :
Injectons ensuite les coordonnées de dans l'équation cartésienne du plan d'équation :
Le résultat étant égal à 0, le point appartient au plan .
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.