Corrigé Epreuve 2003 :produit vectoriel et détermination d’ensemble de points dans l’espace

 

1) \Delta est une droite de l'espace, F un point n'appartenant pas à
\Delta, K le projeté orthogonal de F sur \Delta et A un point de \Delta tel que AK=1

a)

\overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{MA}=\overrightarrow{MK}\wedge\left(
\overrightarrow{MK}+\overrightarrow{KA}\right)

\overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{MA}=\overrightarrow{MK}
\wedge\overrightarrow{MK}+\overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{KA}

or \overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{MK}=\overrightarrow{0}

donc \left\Vert \overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{MA}\right\Vert
=\left\Vert \overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{KA}\right\Vert

aussi \left\Vert \overrightarrow{MF}\right\Vert =\frac{~1}{~2}\left\Vert
\overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{MA}\right\Vert =\frac{~1}
{~2}\left\Vert \overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow{KA}\right\Vert

d'où le résultat :\left\Vert \overrightarrow{MF}\right\Vert
=\frac{~1}{~2}\left\Vert \overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow
{KA}\right\Vert

 

b)

d(M,\Delta)=d(M, \left( AK\right) )

d(M,\left( AK\right) )=\frac{\left\Vert \overrightarrow{MK}\wedge
\overrightarrow{KA}\right\Vert ~}{~\left\Vert \overrightarrow{KA}\right\Vert
} or \left\Vert \overrightarrow{KA}\right\Vert =1

ainsi d(M,\Delta)=\left\Vert \overrightarrow{MK}\wedge\overrightarrow
{KA}\right\Vert

d'où \ MF= \frac{~1}{~2}d(M, \Delta)

\frac{MF}{d(M,\Delta)}=\frac{1}{2}

 

2)

Dans le plan (P_{1})=P(K, \overrightarrow{KA},\overrightarrow{KF})

M\in(P_{1}) , \Delta\in(P_{1}) et M vérifie \frac{~MF}
{d(M,\Delta)~}=\frac{~1}{~2} et F\notin\Delta

M décrit l'ellipse d'excentricité \frac{~1}{~2}, de foyer F et
de directrice associée \Delta.

 

3) (P_{2}) est le plan passant par K et perpendiculaire à \Delta

Comme P_{2}\perp\Delta et \Delta=\left( KA\right) donc \overrightarrow
{KA} est normal au plan {tex}P_{2}

donc M\in P_{2} \Longleftrightarrow\overrightarrow{MK}.\overrightarrow
{KA}=0

MF=\frac{~1}{~2}MK\times KA\times\left\vert \sin\widehat{\left(
\overrightarrow{MK},\overrightarrow{KA}\right) }\right\vert or KA=1

 

d'où MF=\frac{~1}{~2}MK\times\left\vert \sin\widehat{\left(
\overrightarrow{MK}.\overrightarrow{KA}\right) }\right\vert et
\overrightarrow{MK}.\overrightarrow{KA}=0

 

b) l'intersection de (\Gamma) et (P_{2}) est l'ensemble des points qui
vérifient :

MF=\frac{~1}{~2}MK\times\left\vert \sin\widehat{\left( \overrightarrow
{MK}.\overrightarrow{KA}\right) }\right\vert et \overrightarrow
{MK}.\overrightarrow{KA}=0

 

comme \overrightarrow{MK}.\overrightarrow{KA}=0 donc \left\vert \sin\left(
\overrightarrow{MK}.\overrightarrow{KA}\right) \right\vert =1

donc MF=\frac{~1}{~2}MK\times\left\vert \sin\left( \overrightarrow
{MK}.\overrightarrow{KA}\right) \right\vert =\frac{~1}{~2}MK

cette intersection est donc l'ensemble des points de (P_{2}) tels
que MK=2MF

nature de cette intersection:

MF= \frac{~1}{~2}MK et MF=\frac{~1}{~2}d(M, \Delta)

et

\overrightarrow{MK}.\overrightarrow{KA}=0

donc \overrightarrow{MK}.\overrightarrow{KA}=0

\frac{~d(MF)}{d(M,\Delta)~}=\frac{~1}{~2}

\Longleftrightarrow M est un sommet de l'ellipse d'excentricité
\frac{~1}{~2} dont un des foyer est F et la directrice \Delta

 

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