2ndeGéométrie

Colinéarité de vecteurs et translations

15 min5 exercicesSéquence 4.4 — 2nde
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Durée : 15 min

La translation

Translater un point MM par un vecteur u→\overrightarrow{u}, c'est construire le point M′M' tel que :

MM′→=u→\overrightarrow{MM'} = \overrightarrow{u}

On dit que M′M' est l'image de MM par la translation de vecteur u→\overrightarrow{u}.

Propriété : une translation conserve les distances, les alignements et les angles : l'image d'une figure par translation est une figure superposable à la figure de départ, simplement « glissée ».

Exemple : si u→(3−2)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 3 \\ -2 \end{pmatrix} et M(1 ; 4)M(1\ ;\ 4), l'image M′M' de MM vérifie MM′→=u→\overrightarrow{MM'}=\overrightarrow{u}, donc M′(1+3 ; 4−2)=M′(4 ; 2)M'(1+3\ ;\ 4-2) = M'(4\ ;\ 2).

Vecteurs colinéaires

Deux vecteurs u→\overrightarrow{u} et v→\overrightarrow{v} (non nuls) sont colinéaires lorsqu'ils ont la même direction, c'est-à-dire lorsqu'il existe un réel kk tel que :

v→=ku→\overrightarrow{v} = k\overrightarrow{u}

Critère de colinéarité en coordonnées

Si u→(xy)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} et v→(x′y′)\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} x' \\ y' \end{pmatrix}, alors :

u→ et v→ sont colineˊaires  ⟺  xy′−x′y=0\overrightarrow{u} \text{ et } \overrightarrow{v} \text{ sont colinéaires} \iff xy'-x'y=0

La quantité xy′−x′yxy'-x'y s'appelle le déterminant des deux vecteurs.

Exemple : u→(23)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 2 \\ 3 \end{pmatrix} et v→(46)\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 4 \\ 6 \end{pmatrix} : xy′−x′y=2×6−4×3=12−12=0xy'-x'y = 2\times6-4\times3 = 12-12=0, donc u→\overrightarrow{u} et v→\overrightarrow{v} sont colinéaires (en effet v→=2u→\overrightarrow{v}=2\overrightarrow{u}).

Applications de la colinéarité

- Alignement de points : AA, BB, CC sont alignés   ⟺  \iff AB→\overrightarrow{AB} et AC→\overrightarrow{AC} sont colinéaires.
- Parallélisme de droites : (AB)∥(CD)  ⟺  (AB) \parallel (CD) \iff AB→\overrightarrow{AB} et CD→\overrightarrow{CD} sont colinéaires.

Exemple : pour montrer que A(1 ; 1)A(1\ ;\ 1), B(3 ; 5)B(3\ ;\ 5) et C(4 ; 7)C(4\ ;\ 7) sont alignés, on calcule AB→(24)\overrightarrow{AB}\begin{pmatrix} 2 \\ 4 \end{pmatrix} et AC→(36)\overrightarrow{AC}\begin{pmatrix} 3 \\ 6 \end{pmatrix} : 2×6−3×4=12−12=02\times6-3\times4 = 12-12=0, donc AB→\overrightarrow{AB} et AC→\overrightarrow{AC} sont colinéaires, et AA, BB, CC sont alignés.

À retenir

- Translater MM par u→\overrightarrow{u} donne M′M' tel que MM′→=u→\overrightarrow{MM'}=\overrightarrow{u} ; une translation conserve distances et alignements.
- u→(xy)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} et v→(x′y′)\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} x' \\ y' \end{pmatrix} sont colinéaires   ⟺  xy′−x′y=0\iff xy'-x'y=0.
- La colinéarité permet de démontrer un alignement de points ou un parallélisme de droites sans tracer la figure.

Exercices

Deux vecteurs u→\overrightarrow{u} et v→\overrightarrow{v} sont colinéaires lorsque :

Soit u→(12)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 1 \\ 2 \end{pmatrix} et v→(36)\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 3 \\ 6 \end{pmatrix}. Ces vecteurs sont-ils colinéaires ?

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