📝 FICHE DE RÉSUMÉ

Première C Mathématiques Vecteurs de l'espace

I. Vecteurs, droites et plans

1. Vecteurs colinéaires et droites

Colinéaires : û et v̂ sont colinéaires ⟺ l'un est nul ou ils ont la même direction ⟺ ∃k ∈ ℝ : û = kv̂.
Droite de repère (A, û) : ensemble des points M tels que AM⃗ = kû, k ∈ ℝ. Notée D(A, û).
k ∈ [0 ; +∞[ → demi-droite [AB) ; k ∈ [0 ; 1] → segment [AB].

2. Vecteurs orthogonaux

Orthogonaux (û ⊥ v̂) : l'un est nul ou leurs directions sont orthogonales ; deux vecteurs non nuls sont orthogonaux s'ils sont vecteurs directeurs de droites orthogonales.

3. Vecteurs coplanaires

Plan de repère (A, û, v̂) (û, v̂ non colinéaires) : ensemble des points M tels que AM⃗ = λû + μv̂, (λ ; μ) ∈ ℝ².
Vecteurs coplanaires : û, v̂, ŵ sont coplanaires si des représentants issus d'un même point O donnent des points O, A, B, C dans un même plan.
Caractérisations : Remarques : deux vecteurs sont toujours coplanaires ; si deux des trois vecteurs sont colinéaires → les trois sont coplanaires.

II. Bases et repères

Base de W : tout triplet (ı, ȷ, k⃗) de vecteurs non coplanaires.
Propriété fondamentale : pour tout vecteur û, il existe un unique triplet (x, y, z) : û = xı + yȷ + zk⃗ — ce sont les coordonnées de û dans la base.
Base orthogonale : ı ⊥ ȷ, ı ⊥ k⃗, ȷ ⊥ k⃗.
Base orthonormée : orthogonale + vecteurs unitaires (‖ı‖ = ‖ȷ‖ = ‖k⃗‖ = 1).
Repère (O, ı, ȷ, k⃗) : O origine + une base ; M(x, y, z) ⟺ OM⃗ = xı + yȷ + zk⃗ (x = abscisse, y = ordonnée, z = cote). Repère orthogonal/orthonormé si la base l'est.
Calculs en coordonnées (mêmes règles que dans le plan) :

III. Produit scalaire dans l'espace

Définition : avec AB⃗ = û et AC⃗ = v̂ :
• û · v̂ = 0 si l'un des vecteurs est nul ;
• sinon û · v̂ = ‖û‖ × ‖v̂‖ × cos(BÂC).
Autre forme : û · v̂ = ½(‖û + v̂‖² − ‖û‖² − ‖v̂‖²).
Dans une base orthonormée — û(x ; y ; z), v̂(x′ ; y′ ; z′) :
Orthogonalité ⟺ produit scalaire nul : û ⊥ v̂ ⟺ û · v̂ = 0.
Méthode — vecteur orthogonal à deux vecteurs : poser ŵ(x ; y ; z), écrire le système { ŵ·û = 0 ; ŵ·v̂ = 0 } → 2 équations, 3 inconnues → exprimer deux coordonnées en fonction de la 3ᵉ → ŵ = α(u₀) (droite vectorielle de solutions).
Exemple : ŵ ⊥ BH⃗ et ŵ ⊥ EG⃗ → { −x + y + z = 0 ; x + y = 0 } → ŵ(α ; −α ; 2α).
⚠️ Pièges fréquents :

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