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2nde · Vecteurs et repérage

Équation d'une droite

Équation réduite

Toute droite non parallèle à l'axe des ordonnées admet une équation de la forme :

y=mx+py = mx+p

appelée équation réduite de la droite : mm est le coefficient directeur et pp l'ordonnée à l'origine. On retrouve ici la fonction affine associée f(x)=mx+pf(x)=mx+p.

Cas particulier : une droite parallèle à l'axe des ordonnées (donc « verticale ») n'est pas le graphe d'une fonction ; son équation est de la forme x=cx=c (avec cc constant), et elle n'a pas de coefficient directeur.

Équation cartésienne

Une droite peut aussi s'écrire sous forme cartésienne :

ax+by+c=0avec (a ; b)≠(0 ; 0)ax+by+c=0 \qquad \text{avec } (a\ ;\ b) \neq (0\ ;\ 0)

Un vecteur directeur de cette droite est u→(−ba)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} -b \\ a \end{pmatrix} : ce vecteur indique la direction de la droite, et tout vecteur colinéaire à u→\overrightarrow{u} en est aussi un vecteur directeur.

Déterminer l'équation d'une droite passant par deux points

Si une droite passe par A(xA ; yA)A(x_A\ ;\ y_A) et B(xB ; yB)B(x_B\ ;\ y_B) avec xA≠xBx_A \neq x_B, on procède en deux étapes :

Méthode

1. Calculer le coefficient directeur : m=yB−yAxB−xAm = \dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A}.

2. Utiliser les coordonnées d'un point connu (par exemple AA) dans y=mx+py=mx+p pour trouver pp.

Exemple : droite passant par A(1 ; 3)A(1\ ;\ 3) et B(4 ; 9)B(4\ ;\ 9). On calcule m=9−34−1=63=2m = \dfrac{9-3}{4-1} = \dfrac{6}{3}=2. Avec AA : 3=2×1+p  ⟹  p=13 = 2\times1+p \implies p=1. L'équation réduite est y=2x+1y=2x+1.

Droites parallèles

Deux droites sont paralleˋles  ⟺  leurs vecteurs directeurs sont colineˊaires\text{Deux droites sont parallèles} \iff \text{leurs vecteurs directeurs sont colinéaires}

Pour deux droites données par leur équation réduite, cela revient simplement à comparer leurs coefficients directeurs :

y=mx+p ∥ y=m′x+p′  ⟺  m=m′y=mx+p \ \parallel\ y=m'x+p' \iff m=m'

Exemple : y=3x−2y=3x-2 et y=3x+5y=3x+5 sont parallèles (même coefficient directeur m=3m=3), alors que y=3x−2y=3x-2 et y=4x−2y=4x-2 ne le sont pas.

À retenir

- Équation réduite : y=mx+py=mx+p (sauf droites verticales, d'équation x=cx=c).
- Équation cartésienne : ax+by+c=0ax+by+c=0, de vecteur directeur u→(−ba)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} -b \\ a \end{pmatrix}.
- Pour deux points connus, on calcule mm avec le taux de variation, puis pp en substituant.
- Deux droites (non verticales) sont parallèles si et seulement si elles ont le même coefficient directeur mm.

Exercices de la leçon

Exercice 1

Dans l'équation réduite y=mx+py=mx+p, le coefficient mm représente :

Corrigé

Dans y=mx+py=mx+p, mm est le coefficient directeur (la « pente » de la droite) et pp est l'ordonnée à l'origine.

Exercice 2

Les droites d'équations y=5x+1y=5x+1 et y=5x−3y=5x-3 sont parallèles.

Corrigé

Ces deux droites ont le même coefficient directeur m=5m=5 : elles sont donc parallèles.

Exercice 3

Quel est un vecteur directeur de la droite d'équation cartésienne 3x−2y+1=03x-2y+1=0 ?

Corrigé

Pour une droite ax+by+c=0ax+by+c=0, un vecteur directeur est u→(−ba)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} -b \\ a \end{pmatrix} ; ici a=3a=3 et b=−2b=-2, donc u→(23)\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 2 \\ 3 \end{pmatrix}.

Exercice 4

Une droite passe par A(0 ; 4)A(0\ ;\ 4) et B(2 ; 0)B(2\ ;\ 0). Quelle est son équation réduite ?

Corrigé

m=0−42−0=−2m=\dfrac{0-4}{2-0}=-2. Comme A(0 ; 4)A(0\ ;\ 4) est sur l'axe des ordonnées, p=4p=4 directement. L'équation est y=−2x+4y=-2x+4.

Exercice 5

Détermine l'équation réduite de la droite passant par A(2 ; 1)A(2\ ;\ 1) et B(5 ; 10)B(5\ ;\ 10), puis vérifie si le point C(4 ; 7)C(4\ ;\ 7) appartient à cette droite.

Corrigé

On détermine mm avec le taux de variation entre les deux points connus, puis pp par substitution ; pour tester l'appartenance d'un point, on vérifie que ses coordonnées satisfont l'équation obtenue.

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