Exercice 2 · Bac Mathématiques Métropole 2022 (sujet 1)
Thème : Géométrie dans l'espace : vecteurs, droites, plans, produit scalaire et repérage · Tiré du sujet Métropole France 1 (2022)
Énoncé
Dans l'espace rapporté à un repère orthonormé , on considère:
• le point de coordonnées ,
• la droite dont une représentation paramétrique est: .
On admet que le point n'appartient pas à la droite .
1.a
1.b
1.c
On note le plan passant par le point et orthogonal à la droite , et on appelle le point d'intersection du plan et de la droite . Ainsi, est le projeté orthogonal de sur la droite .
2.a
2.b
2.c
Dans cette question, on se propose de retrouver les coordonnées du point , projeté orthogonal du point sur la droite , par une autre méthode. On rappelle que le point appartient à la droite et que le vecteur est un vecteur directeur de la droite .
3.a
3.b
3.c
4
On considère un point appartenant au plan tel que le volume du tétraèdre soit égal à . Calculer l'aire du triangle . On rappelle que le volume d'un tétraèdre est donné par: où désigne l'aire d'une base et la hauteur relative à cette base.

Corrigé
Corrigé établi d’après les éléments de correction officiels
1.a Donner les coordonnées d'un vecteur directeur u de la droite D.
Réponse :
1.b Montrer que le point B(-1;3;0) appartient à la droite D.
Réponse : On pose . On calcule et on remarque que , les deux vecteurs sont colinéaires, donc B appartient à D.
1.c Calculer le produit scalaire AB.u.
Réponse : donc
2.a Montrer que le plan P admet pour équation cartésienne 2x-y+2z-3=0.
Réponse : Le plan P admet une équation de la forme (car est normal à P). Avec : .
2.b En déduire que le point H a pour coordonnées (7/9;19/9;16/9).
Réponse :
2.c Calculer la longueur AH (valeur exacte).
Réponse :
3.a Justifier qu'il existe un nombre réel k tel que HB=k*u.
Réponse : B et H appartiennent tous deux à la droite D de vecteur directeur u, donc il existe k réel tel que .
3.b Montrer que k = AB.u / ||u||^2.
Réponse : En partant de , on applique Chasles : . En multipliant scalairement par des deux côtés : . Or H est le projeté orthogonal de A sur D donc , d'où .
3.c Calculer la valeur de k et retrouver les coordonnées du point H.
Réponse : , donc , ce qui donne , le même résultat que par l'autre méthode.
4 Calculer l'aire du triangle ACH sachant que le volume du tétraèdre ABCH est égal à 8/9.
Réponse : unité d'aire
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Résous-le ici : correction automatique, indices et corrigé détaillé.
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