L'énoncé
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Question 1
Le vecteur \(\overrightarrow{u}\begin{pmatrix} 3 \\ -2 \end{pmatrix}\) est colinéaire au vecteur :
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} -12 \\ 8 \end{pmatrix}\)
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} -3 \\ 2\end{pmatrix}\)
Oui, on a ici : \(\overrightarrow{v}=-\overrightarrow{u}\), les vecteurs sont opposés, et donc colinéaires (\(\overrightarrow{v}= \overrightarrow{ku}\) avec \(k=-1\).)
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 6\\ 4 \end{pmatrix}\)
Non, la première coordonnée est multipliée par \(2\), et la seconde par \(-2\).
\(\overrightarrow{v} \begin{pmatrix} \dfrac{5}{2} \\-\dfrac{5}{3} \end{pmatrix}\)
Pas de relation de proportionnalité visible ici, on applique donc le critère de colinéarité vu en cours, on calcule séparément :
\(x \times y' = 3 \times (-\dfrac{5}{3})=-5\)
\(x \times y' = (-2) \times \dfrac{5}{2}=-5\)
Les deux produits sont égaux donc les vecteurs colinéaires !
Première chose à vérifier : existe-il une relation de proportionnalité entre les coordonnées des deux vecteurs ? Autrement dit, peut-on passer des coordonnées de \(\overrightarrow{u}\) à celles de \(\overrightarrow{v}\) en multipliant par un même nombre ?
Si la proportionnalité n’est pas facile à voir, essayez le critère de colinéarité ! Et attention aux erreurs de signes (ou de calcul).
On n’utilise le critère de colinéarité que si c’est vraiment nécessaire : ici, on voit assez facilement que certaines coordonnées sont proportionnelles à celle de départ.
Question 2
Dans un repère, le vecteur \(\overrightarrow{u}\begin{pmatrix}\sqrt{2}\\ \sqrt{3} \end{pmatrix}\) est colinéaire au vecteur :
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 2 \\ 3 \end{pmatrix}\)
Non, la première coordonnée est multipliée par \(\sqrt{2}\), et la seconde par \(\sqrt{3}\).
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} \sqrt6\\ 3 \end{pmatrix}\)
Oui, on a la relation \(\overrightarrow{v} = \sqrt{3} \overrightarrow{u}\) (chaque coordonnée est multipliée par le nombre \(\sqrt{3}\)).
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 2\sqrt3\\ 3\sqrt2 \end{pmatrix}\)
Oui, on applique le critère de colinéarité :
\(x \times y' = \sqrt{2} \times 3\sqrt{2} = 3 \times \sqrt{2}^2= 3 \times 2 = 6\)
\(x \times y' = \sqrt{3} \times 2\sqrt{3} = 2 \times \sqrt{3}^2= 2 \times 3 = 6\)
Les deux produits sont égaux donc les vecteurs colinéaires !
\(\overrightarrow{v}\begin{pmatrix} 1\\ \sqrt{\dfrac{3}{2}}\end{pmatrix}\)
Oui, la première coordonnée est divisée par \(\sqrt{2}\) (c’est-à-dire multipliée par \(\frac{1}{\sqrt{2}}\)), et la seconde également :
\(\sqrt{3} \times \dfrac{1}{\sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{3}}{\sqrt{2}} = \sqrt{\dfrac{3}{2}}\)
On a donc la relation de colinéarité : \(\overrightarrow{v} = \frac{1}{\sqrt{2}}\overrightarrow{u}\)
Première chose à vérifier : existe-il une relation de proportionnalité entre les coordonnées des deux vecteurs ? Autrement dit, peut-on passer des coordonnées de \(\overrightarrow{u}\) à celles de \(\overrightarrow{v}\) en multipliant par un même nombre ?
Si la proportionnalité n’est pas facile à voir, essayez le critère de colinéarité ! Et attention aux erreurs de signes (ou de calcul).
Pas de difficulté particulière ici, mais il ne fallait pas se laisser déstabiliser par les racines carrées… (Ne pas hésiter à appliquer mécaniquement le critère de colinéarité qui marche toujours très bien !)
Attention : en mettant chaque coordonnée au carré, on n’obtient pas deux vecteurs colinéaires…
Question 3
Dans la figure ci-dessous, le quadrilatère \(ABCD\) est un carré de centre \(O\), et les points \(E,F,G\) et \(H\) sont les milieux de chacun des cotés.
Le vecteur \(\overrightarrow{AB}\) est colinéaire au vecteur \(\overrightarrow{FO}\).
Ces deux vecteurs ont bien la même direction. Remarquons qu’ils n’ont pas le même sens… On a \(\overrightarrow{FO}= -\frac{1}{2}\overrightarrow{AB}\).
Les vecteurs \(\overrightarrow{EB}\) et \(\overrightarrow{EA}\) sont colinéaires.
On a, \(\overrightarrow{EA} = -\overrightarrow{EB}\) : les deux vecteurs sont opposés, donc colinéaires.
Comme \(ABCD\) est un carré, on a la relation \(\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{CD} = \overrightarrow{DA}\).
Comme \(ABCD\) est un carré, on a la relation \( AB = BC = CD = DA\) : relation sur les longueurs des cotés (et pas les vecteurs).
On peut être plus précis : \(\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{DC} \) et \(\overrightarrow{BC}=\overrightarrow{AD} \). Mais \(\overrightarrow{AB}\) et \(\overrightarrow{BC}\) ne sont pas égaux, car ils n’ont pas la même direction !
Le vecteur somme \(\overrightarrow{CB} + \overrightarrow{CD}\) est colinéaire à \(\overrightarrow{CO}\).
C’est vrai ! En effet, d’après la règle de construction d’une somme de vecteur (méthode dite du parallélogramme : petit souvenir de la classe de seconde) : on a l’égalité \(\overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CD} = \overrightarrow{CA} \), et comme \(\overrightarrow{CA}= \frac{1}{2}\overrightarrow{CO}\) , il vient \(\overrightarrow{CD} + \overrightarrow{CB}= \frac{1}{2}\overrightarrow{CO}\) , ce qui montre bien que \(\overrightarrow{CD} + \overrightarrow{CB}\) est colinéaire à \(\overrightarrow{CO}\).
Pour reconnaître sur une figure des vecteurs colinéaires, il suffit de voir s’ils ont la même direction (c’est à dire s’ils sont portés par des droites parallèles). La colinéarité n’est pas une affaire de sens ou de norme (longueur du vecteur) !
Lorsque deux vecteurs sont opposés, ils sont colinéaires \((\overrightarrow{v} = k\overrightarrow{u}\) avec \(k = -1\)).
Question 4
Cocher les propositions qui sont vraies.
Si \(I\) est le milieu de \([AB]\), alors \(\overrightarrow{BI}\) et \(\overrightarrow{AB}\) sont colinéaires.
Faire une figure. Les vecteurs ont bien la même direction (et pas le même sens). La relation de colinéarité est : \(\overrightarrow{AB} = -2\overrightarrow{BI}\).
Si \(\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{CD}\), alors \(ABCD\) est un parallélogramme.
C’est faux, la proposition correcte est : Si \(\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{DC}\), alors \(ABCD\) est un parallélogramme. Toujours bien faire attention à l’ordre des lettres… Faire la figure pour s’en convaincre !
Si \(M\) est équidistant de \(A\) et\(B\) alors on a \(\overrightarrow{MA } = \overrightarrow{MB}\).
C’est faux, la proposition correcte est : Si \(M\) est équidistant de \(A\) et \(B\) alors on a \(MA = MB\).
Si \(\overrightarrow{AB} = 3\overrightarrow{CD}\), alors \(ABDC\) est un trapèze.
Deux côtés parallèles forment un trapèze.
Penser à faire une figure !
Faire attention à l’ordre des lettres lorsque l’on cite des parallélogrammes (ou des trapèzes) : \(ABCD\) et \(ABDC\), ce n’est pas la même chose !
Il ne faut surtout pas confondre les propriétés sur les longueurs et celles sur les vecteurs, et faire attention à l’ordre des lettres lorsque l’on cite des parallélogrammes.
Question 5
Les vecteurs \(\overrightarrow{u}\) et\(\overrightarrow{v}\) proposés sont-ils colinéaires ? Cocher les réponses justes.
\(\overrightarrow{u} = 3\overrightarrow{AB}\) et \(\overrightarrow{v} = -6\overrightarrow{AB}\).
Oui, on a \(\overrightarrow{v} = -2 \overrightarrow{u}\).
\(\overrightarrow{u} = 2\overrightarrow{AB} - 3\overrightarrow{AC}\) et \(\overrightarrow{v} = 4\overrightarrow{AB} +6\overrightarrow{AC}\).
Non, à cause du signe \(+\) dans l’écriture de \(\overrightarrow{v}\), on ne peut pas dire que \(\overrightarrow{v} = 2 \overrightarrow{u}\) !
\(\overrightarrow{u} = \dfrac{1}{2} \overrightarrow{AB} +3\overrightarrow{AC}\) et \(\overrightarrow{v} = -\dfrac{3}{2} \overrightarrow{AB} -9\overrightarrow{AC}\)
Oui, on a \(\overrightarrow{v} = -3 \overrightarrow{u}\).
\(\overrightarrow{u} = \dfrac{1}{3} \overrightarrow{AB} +2\overrightarrow{AC}\) et \(\overrightarrow{v} = \dfrac{1}{2} \overrightarrow{AB} +3\overrightarrow{AC}\)
Oui, on a \(\overrightarrow{v} = \dfrac{3}{2} \overrightarrow{u}\). En effet, on a : \(\dfrac{3}{2} \overrightarrow{u} = \dfrac{3}{2} \times \dfrac{1}{3} \overrightarrow{AB} + \dfrac{3}{2} \times 2\overrightarrow{AC} = \dfrac{1}{2} \overrightarrow{AB} + 3\overrightarrow{AC} = \overrightarrow{v}\)
Existe-t-il relation du type \(\overrightarrow{v} = k\overrightarrow{u}\) ?
Dans la dernière proposition, l’éventuelle valeur de \(k\) peut-être un peu difficile à trouver. On va essayer de trouver par quoi on peut multiplier les coefficients de \(\overrightarrow{u}\) pour obtenir \(\overrightarrow{v}\).
Pour cela on raisonne sur les coefficients devant \(\overrightarrow{AC}\) (car ce sont les plus simples). Par quoi faut-il multiplier 2 pour obtenir 3 (autrement dit, pouvez-vous résoudre l’équation d’inconnue \(k\) suivante : \(2 \times k = 3\) ?)
Calculer \(\dfrac{3}{2}\overrightarrow{u}\).
La méthode utilisée dans la dernière proposition est parfois utile pour montrer que des vecteurs sont colinéaires.
Oui, car on voit facilement que les coordonnées sont multipliées par \(-4\) : on a que \(\overrightarrow{v}= -4\overrightarrow{u}\) et les vecteurs sont donc colinéaires !