Terminale Spé Maths / Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace / Annales du bac
Bac 2023, Nouvelle-Calédonie : exercice 3
Cet exercice est un questionnaire à choix multiples. Pour chacune des questions suivantes, une seule des quatre réponses proposées est exacte.
Pour répondre, indiquer sur la copie le numéro de la question et la lettre de la réponse choisie.
Aucune justification n'est demandée.
Une réponse fausse, une absence de réponse, ou une réponse multiple, ne rapporte
ni n'enlève de point.
On considère la fonction définie sur par: .
Une primitive de sur est définie par:
a. b. c. d. .
Dans toute la suite de l'exercice, on se place dans l'espace muni d'un repère orthonormé
On considère les droites et dont des représentations paramétriques sont respectivement:
et
Les droites et sont:
a. sécantes. b. strictement parallèles. c. confondues. d. non coplanaires. On considère le plan dont une équation cartésienne est:
On considère la droite dont une représentation paramétrique est:La droite est:a. sécante et non orthogonale au plan . b. incluse dans le plan . c. strictement parallèle au plan . d. orthogonale au plan . On considère le plan dont une équation cartésienne est , ainsi que le plan dont une équation cartésienne est .
Les plans et sont:
a. sécants et perpendiculaires. b. confondus. c. sécants et non perpendiculaires. d. strictement parallèles. On considère les points E(1 2 1), F(2 4 3) et G.
On peut affirmer que la mesure de l'angle vérifie:
a. b. c. d.
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Question 1. Réponse a.
Une fonction est une primitive de sur si est dérivable sur et . On dérive donc chaque proposition.
Proposition : . On utilise avec et :
Donc la fonction proposée en est une primitive de .
Les autres propositions sont à écarter :
:
:
: .
Question 2. Réponse a.
Un vecteur directeur de est et un vecteur directeur de est .
Ces vecteurs ne sont pas colinéaires : si , la première coordonnée donne , la deuxième donne , ce qui est contradictoire.
Donc les droites ne sont ni parallèles ni confondues : les propositions et sont fausses.
On cherche un éventuel point commun : il correspond à un couple vérifiant
On additionne les deux premières équations :
La deuxième équation donne .
On vérifie la troisième équation : et . Elle est vérifiée.
Le système admet donc une solution : les droites ont un point commun, de coordonnées (avec )
Deux droites non parallèles qui ont un point commun sont sécantes. Donc et sont sécantes, et la proposition est fausse.
Question 3. Réponse b.
Un vecteur normal à est et un vecteur directeur de est .
On calcule le produit scalaire :
Donc est orthogonal à : la droite est parallèle au plan ou incluse dans . Elle n'est donc ni sécante à , ni orthogonale à : les propositions et sont fausses.
Le point (paramètre ) appartient à . On teste l'équation de :
Donc . Une droite parallèle au plan et ayant un point dans le plan est incluse dans ce plan.
Donc est incluse dans le plan , et la proposition (strictement parallèle) est fausse.
Question 4. Réponse c.
Un vecteur normal à est et un vecteur normal à est .
Ces vecteurs ne sont pas colinéaires : si , la première coordonnée donne et la deuxième donne , ce qui est contradictoire.
Donc les plans ne sont ni parallèles ni confondus : ils sont sécants. Les propositions et sont fausses.
On calcule le produit scalaire des vecteurs normaux :
Les vecteurs normaux ne sont pas orthogonaux : les plans ne sont pas perpendiculaires. La proposition est fausse.
Donc les plans et sont sécants et non perpendiculaires.
Question 5. Réponse d.
On calcule les coordonnées des vecteurs :
Produit scalaire :
Normes :
Comme :
Donc , soit à l'unité près.
On élimine les autres propositions : n'est ni (donc ), ni (donc ), et donne .
Donc .
Points clés attendus
Question 1 : vérifier une primitive en dérivant, avec la formule du produit.
Question 2 : montrer la non-colinéarité des vecteurs directeurs, puis résoudre le système en vérifiant la troisième équation.
Question 3 : produit scalaire nul entre vecteur directeur et vecteur normal, puis test d'un point de la droite dans l'équation du plan.
Question 4 : non-colinéarité des vecteurs normaux (sécants) et produit scalaire non nul (non perpendiculaires).
Question 5 : calculer produit scalaire et normes, puis déduire et une valeur approchée de l'angle.
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
Comment t'entraîner
Chronomètre-toi, rédige sur papier comme le jour du bac, puis seulement après regarde le cours. Si tu bloques sur une question, écris « on admet que… » et passe à la suivante.
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2023 (Nouvelle-Calédonie, 28 août 2023 (jour 1)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
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