Exercice 3 · Bac Mathématiques Centres étrangers (Afrique) 2024 (jour 2)

Thème : Géométrie dans l'espace : vecteurs, droites, plans, produit scalaire et repérage · Tiré du sujet Jour 2 (2024)

Énoncé

Exercice 3 (5 points)

Le cube ABCDEFGHABCDEFGH a pour arête 1 cm1\text{ cm}. Le point II est le milieu du segment [AB][AB] et le point JJ est le milieu du segment [CG][CG].

On se place dans le repère orthonormé (A;AB⃗,AD⃗,AE⃗)(A;\vec{AB},\vec{AD},\vec{AE}).

1.

Donner les coordonnées des points II et JJ.

2.

Montrer que le vecteur EJ⃗\vec{EJ} est normal au plan (FHI)(FHI).

3.

Montrer qu'une équation cartésienne du plan (FHI)(FHI) est −2x−2y+z+1=0-2x - 2y + z + 1 = 0.

4.

Déterminer une représentation paramétrique de la droite (EJ)(EJ).

5. a.

On note KK le projeté orthogonal du point EE sur le plan (FHI)(FHI). Calculer ses coordonnées.

5. b.

Montrer que le volume de la pyramide EFHIEFHI est 16 cm3\frac{1}{6}\text{ cm}^3. On pourra utiliser le point LL, milieu du segment [EF][EF]. On admet que ce point est le projeté orthogonal du point II sur le plan (EFH)(EFH).

5. c.

Déduire des deux questions précédentes l'aire du triangle FHIFHI.

Énoncé: Exercice 3 · Bac Mathématiques Centres étrangers (Afrique) 2024 (jour 2)

Corrigé

Corrigé établi d’après les éléments de correction officiels

1. Donner les coordonnées du point I

Réponse : (12,0,0)(\frac{1}{2}, 0, 0)

1. Donner les coordonnées du point J

Réponse : (1,1,12)(1, 1, \frac{1}{2})

2. Montrer que le vecteur EJ est normal au plan (FHI)

Réponse : EJ⃗⋅FH⃗=0\vec{EJ} \cdot \vec{FH} = 0 et EJ⃗⋅FI⃗=0\vec{EJ} \cdot \vec{FI} = 0

3. Montrer qu'une équation cartésienne du plan (FHI) est -2x - 2y + z + 1 = 0

Réponse : −2x−2y+z+1=0-2x - 2y + z + 1 = 0

4. Déterminer une représentation paramétrique de la droite (EJ)

Réponse : {x=ty=tz=1−12t(t∈R)\begin{cases} x = t \\ y = t \\ z = 1 - \frac{1}{2}t \end{cases} \quad (t \in \mathbb{R})

5. a. On note K le projeté orthogonal du point E sur le plan (FHI). Calculer ses coordonnées.

Réponse : (49,49,79)(\frac{4}{9}, \frac{4}{9}, \frac{7}{9})

5. b. Montrer que le volume de la pyramide EFHI est 1/6 cm³

Réponse : 16 cm3\frac{1}{6}\text{ cm}^3

5. c. Déduire des deux questions précédentes l'aire du triangle FHI

Réponse : 34 cm2\frac{3}{4}\text{ cm}^2 / 0,75 cm20{,}75\text{ cm}^2

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