Terminale · Chapitre 12

Espace (III) — Paramétriques & équations cartésiennes

Exercices corrigés — représentation paramétrique, appartenance d'un point, équation cartésienne d'un plan, intersection droite-plan.
Ex. 1 — Représentation paramétrique Ex. 2 — Appartenance d'un point Ex. 3 — Équation cartésienne d'un plan Ex. 4 — Vecteur normal et équation Ex. 5 — Intersection droite / plan
Chaque exercice se traite d'abord seul, puis se corrige en cliquant sur le bouton vert. Les corrections détaillent chaque étape du raisonnement.
Exercice 1
Représentation paramétrique

On donne le point $A(2\,;-1\,;3)$ et le vecteur $\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-2\end{pmatrix}$.

Déterminer une représentation paramétrique de la droite passant par $A$ et dirigée par $\vec{u}$.

On applique la définition avec $A(2\,;-1\,;3)$ et $\vec{u}\begin{pmatrix}1\\2\\-2\end{pmatrix}$.

\[ \begin{cases} x=2+k \\ y=-1+2k \\ z=3-2k \end{cases} \qquad k\in\mathbb{R}. \]
Exercice 2
Appartenance d'un point

On considère la droite $\begin{cases} x=1+2k \\ y=-1+k \\ z=4-3k \end{cases}$, avec $k\in\mathbb{R}$.

Déterminer si le point $D(3\,;1\,;1)$ appartient à cette droite.

On cherche le paramètre $k$ à partir de la première coordonnée.

$1+2k=3 \iff k=1$.

On teste cette valeur sur les deux autres coordonnées.

Pour $k=1$ : $y=-1+1=0$, or $D$ a pour ordonnée $1$. L'égalité $y=1$ n'est pas vérifiée.

Le point $D(3\,;1\,;1)$ n'appartient pas à la droite.

Exercice 3
Équation cartésienne d'un plan

Le plan $\mathcal{P}$ a pour vecteur normal $\vec{n}\begin{pmatrix}1\\-2\\2\end{pmatrix}$ et passe par le point $A(2\,;1\,;0)$.

Déterminer une équation cartésienne du plan $\mathcal{P}$.

On écrit l'équation à partir du vecteur normal.

Le plan a une équation de la forme $x-2y+2z+d=0$.

On détermine $d$ avec le point $A$.

\[ 2-2\times 1+2\times 0+d=0 \iff -0+d=0 \iff d=0. \]

Une équation cartésienne est $x-2y+2z=0$.

Exercice 4
Vecteur normal et équation

Le plan $\mathcal{P}$ passe par $A(1\,;0\,;0)$ et est dirigé par $\vec{u}\begin{pmatrix}2\\1\\0\end{pmatrix}$ et $\vec{v}\begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix}$.

Déterminer une équation cartésienne du plan $\mathcal{P}$.

On cherche un vecteur normal $\vec{n}\begin{pmatrix}a\\b\\c\end{pmatrix}$.

\[ \begin{cases} \vec{n}\cdot\vec{u}=0 \\ \vec{n}\cdot\vec{v}=0 \end{cases} \iff \begin{cases} 2a+b=0 \\ a+c=0 \end{cases} \iff \begin{cases} b=-2a \\ c=-a \end{cases} \]

En choisissant $a=1$, on obtient $\vec{n}\begin{pmatrix}1\\-2\\-1\end{pmatrix}$.

On détermine $d$ avec le point $A(1\,;0\,;0)$.

\[ 1-2\times 0-0+d=0 \iff d=-1. \]

Une équation cartésienne est $x-2y-z-1=0$.

Exercice 5
Intersection droite / plan

On considère la droite $\begin{cases} x=2+k \\ y=-1+2k \\ z=k \end{cases}$ et le plan d'équation $2x-y+z-3=0$.

Déterminer les coordonnées du point d'intersection.

On remplace $x$, $y$, $z$ en fonction de $k$ dans l'équation du plan.

\[ 2(2+k)-(-1+2k)+k-3=0 \iff 4+2k+1-2k+k-3=0 \iff k+2=0 \iff k=-2. \]

On reporte $k=-2$ dans la représentation paramétrique.

$x=2+(-2)=0$, $\ y=-1+2\times(-2)=-5$, $\ z=-2$.

Le point d'intersection est $I(0\,;-5\,;-2)$.