Exercice 3 - Géométrie dans l'espace · Bac Mathématiques Centres étrangers (Afrique) 2023 (jour 1)
Thème : Géométrie dans l'espace : vecteurs, droites, plans, produit scalaire et repérage · Tiré du sujet Jour 1 (2023)
Énoncé
Exercice 3 (6 points)
On considère le prisme droit , de base , trapèze rectangle en .
On associe à ce prisme le repère orthonormé tel que:
De plus on a . On note le milieu du segment . On note le milieu du segment .
1.
Donner les coordonnées des points et .
2.
Soit le vecteur de coordonnées .
a. Montrer que le vecteur est normal au plan .
b. Déterminer une équation cartésienne du plan .
3.
Déterminer une représentation paramétrique de la droite , perpendiculaire au plan et passant par .
4.
On note le projeté orthogonal du point sur le plan . Montrer que les coordonnées de sont .
5.
Calculer la distance du point au plan .
6.
Montrer que le triangle est rectangle en .
7.
En déduire le volume du tétraèdre .
On rappelle que le volume d'un tétraèdre est donné par la formule:

Corrigé
Corrigé établi d’après les éléments de correction officiels
1. Coordonnées du point I
Réponse : (2 ; 0 ; 6)
1. Coordonnées du point J
Réponse : (0 ; 0 ; 4)
2. a. Montrer que le vecteur n est normal au plan (IGJ).
Réponse : Les vecteurs et ne sont pas colinéaires. Le vecteur est orthogonal à deux vecteurs non colinéaires du plan , donc il est normal à ce plan.
2. b. Déterminer une équation cartésienne du plan (IGJ).
Réponse : -x + y + z - 4 = 0 / x - y - z + 4 = 0
3. Déterminer une représentation paramétrique de la droite d, perpendiculaire au plan (IGJ) et passant par H.
Réponse :
4. Montrer que les coordonnées de L sont (8/3 ; 4/3 ; 16/3).
Réponse : En résolvant le système formé par l'équation du plan et la représentation paramétrique de , on obtient . En remplaçant , on trouve , , .
5. Calculer la distance du point H au plan (IGJ).
Réponse :
6. Montrer que le triangle IGJ est rectangle en I.
Réponse : , donc les vecteurs sont orthogonaux et le triangle est rectangle en .
7. En déduire le volume du tétraèdre IGJH.
Réponse :
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