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Équation de droite et alignement de points

Équation de droite et alignement de points

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Enseignant: Clémence

Résumés

Équation de droite et alignement de points

Droites en 2 dimensions

Une droite peut être représentée de plusieurs façons :

Forme cartésienne

 ux+vy+w=0\ ux+vy+w=0​​

 (vu)\left(\begin{matrix}-v\\u\\\end{matrix}\right) est un vecteur directeur (parallèle) et (uv)\left(\begin{matrix}u\\v\\\end{matrix}\right) est un vecteur normal (perpendiculaire) à la droite.

Forme réduite

y=ax+by=ax+b​​

 aa est le coefficient directeur et bb l’ordonnée à l’origine.



Trouver l’équation d’une droite

À partir de deux points

Deux points quelconques A=(ax,ay)A=(a_x,a_y) et B=(bx,by)B=(b_x,b_y) sur la droite sont donnés.


MÉTHODE

1.

Calcule le coefficient directeur aa :

a=byaybxaxa=\frac{b_y-a_y}{b_x-a_x}​​

2.

Trouve l’ordonnée à l’origine bb en remplaçant les coordonnées d’un point dans la forme réduite de la droite :

ay=a×ax+ba_y=a\times a_x+b​ ou  by=a×bx+bb_y=a\times b_x+b


Exemple

Trouver l’équation de la droite passant par les points A(2;4)A(2;4) et  B(3;2)\ B(3;2).


Coefficient directeur :

a=2432=2a=\frac{2-4}{3-2}=-2​​


Ordonnée à l’origine :

4=2×2+bb=84=-2\times2+b\\b=8​​


L’équation de la droite est :

y=2x+8\underline{ y=-2x+8}​​


À partir d’un vecteur normal et d’un point

Un point A=(ax,ay)A=(a_x,a_y) et un vecteur normal n\overrightarrow n sont donnés.


MÉTHODE

1.

Insère les coordonnées du point AA dans la forme cartésienne de la droite : 

u×ax+v×ay+w=0u\times a_x+v\times a_y+w=0​​

2.

Remplace les coefficients uu et vv de l’équation cartésienne avec celles données par le vecteur normal n=(uv)\overrightarrow n =\begin{pmatrix}u\\v\end{pmatrix}, puis isole ww.


Exemple

Un point A(4;1)A(4;-1) et un vecteur normal n=(12)\overrightarrow n =\begin{pmatrix}1\\2\end{pmatrix} sont donnés. Trouve l’équation cartésienne de la droite.


Le point AA satisfait l’équation cartésienne de la droite :

g:   ux+vy+w=0 4uv+w=0g:\ \ \ ux+vy+w=0\\\ 4u-v+w=0​​

Tu sais que n=(12)\overrightarrow n =\begin{pmatrix}1\\2\end{pmatrix} est un vecteur normal, tu peux donc déduire :

u=1, v=2u=1,\ v=2​​

Remplace-les dans l’équation cartésienne et déduis la valeur de ww :

 42=ww=2\ 4-2=-w\\w=-2​​

L’expression de la droite est :

x+2y2=0\underline {x+2y-2=0}​​


À partir du coefficient directeur et d’un point

Un point A=(ax,ay)A=(a_x,a_y) de la droite et le coefficient directeur aa sont donnés.


MÉTHODE

1.

Insère les coordonnées du point AA dans la forme réduite de la droite :

ay=a×ax+ba_y=a\times a_x+b​​

2.

Isole l’ordonnée à l’origine bb.


Exemple

Trouve la forme réduite d’une droite passant par le point A(2;5)A(-2;5) et ayant a=2a=2 comme coefficient directeur.


Le point AA satisfait l’équation réduite de la droite :

y=ax+b 5=2×2+by=ax+b\\\ 5=2\times-2+b​​

Tu peux donc déduire :

b=9b=9​​

La solution est ainsi :

y=2x+9\underline{y=2x+9}​​



Déterminer si trois points sont alignés

Trois points A=(ax,ay) , B=(bx,by)  A=(a_x,a_y)\ ,\ B=(b_x,b_y)\ \ et C=(cx,cy)C=(c_x,c_y) sont donnés.


MÉTHODE

1.

Trouve les coordonnées des vecteurs AB\overrightarrow{AB} et AC\overrightarrow{AC}.

AB=(bxaxbyay)AC=(cxaxcyay)\overrightarrow{AB}=\begin{pmatrix}b_x-a_x\\b_y-a_y\end{pmatrix}\\\overrightarrow{AC}=\begin{pmatrix}c_x-a_x\\c_y-a_y\end{pmatrix}​​

2.

Vérifie si tes deux vecteurs sont colinéaires ou non. Existe-t-il un kk, tel que : kAB=ACk\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{AC} ?

Si oui, les trois points sont alignés. Si non, ils ne sont pas alignés.


Exemple

Les points A=(1,2), B=(2,4)A=\left(1,2\right),\ B=\left(2,4\right) et C=(4,8)C=(-4,-8) sont donnés.

AB=(2142)=(12)AC=(4182)=(510)\overrightarrow{AB}=\begin{pmatrix}2-1\\4-2\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1\\2\end{pmatrix}\\\overrightarrow{AC}=\begin{pmatrix}-4-1\\-8-2\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}-5\\-10\end{pmatrix}​​

Les vecteurs sont colinéaires, car

{5×1=55×2=10\begin{cases}-5×1=-5\\-5×2=-10\end{cases}​​

Et donc

5AB=AC5\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{AC}​​

Les trois points sont donc alignés.



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Questions fréquemment posées sur les crédits

A quoi sert un paramètre ?

Quelle est la forme paramétrique d'une droite ?

Comment écrire une équation de droite à partir d'un vecteur ?

Comment déterminer que trois points sont alignés ?

Comment déterminer une équation de droite ?

Comment représenter une équation de droite ?

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