Terminale Spé Maths / Chapitre 10 : Vecteurs, droites et plans de l'espace / Annales du bac
Bac 2025, Amérique du Nord : exercice 3
PARTIE A
ABCDEFGH est un cube d'arête de longueur 1.
Les points I, J, K, L et M sont les milieux respectifs des arêtes [AB], [BF], [AE], [CD] et [DH].

Affirmation 1 : « »
Affirmation 2 : « Le triplet de vecteurs est une base de l'espace. »
Affirmation 3 : « . »
PARTIE B
Dans l'espace muni d'un repère orthonormé, on considère :
le plan d'équation cartésienne
les points A et B
Affirmation 4 : « Le plan et la droite (AB) sont parallèles. »
Affirmation 5 : « Le plan parallèle à passant par B a pour équation cartésienne »
Affirmation 6 : « La distance du point A au plan est égale à . »
On note la droite de représentation paramétrique
Affirmation 7 : « Les droites (AB) et ne sont pas coplanaires. »
Voir le corrigé
Partie A
On se place dans le repère orthonormé , ce qui est possible car le cube est d'arête et les vecteurs , , sont deux à deux orthogonaux et de norme .
Les points ont pour coordonnées :
Les points I, J, L et M sont des milieux d'arêtes :
Affirmation 1. L'affirmation est vraie.
On calcule chaque vecteur coordonnée par coordonnée.
Donc
Donc l'égalité est vérifiée.
Affirmation 2. L'affirmation est fausse.
On a , et .
On remarque que
Donc est combinaison linéaire de et : les trois vecteurs sont coplanaires.
Trois vecteurs coplanaires ne forment pas une base de l'espace. Donc le triplet n'est pas une base de l'espace.
Affirmation 3. L'affirmation est vraie.
On a
Le repère étant orthonormé, le produit scalaire se calcule avec les coordonnées :
Donc .
Partie B
Affirmation 4. L'affirmation est fausse.
Le plan a pour équation : un vecteur normal à est .
On a .
La droite est parallèle au plan si et seulement si est orthogonal à (le repère est orthonormé).
Or
Donc n'est pas orthogonal à : la droite n'est pas parallèle au plan .
Affirmation 5. L'affirmation est vraie.
Un plan parallèle à a le même vecteur normal , donc une équation de la forme .
Il passe par si et seulement si
Donc a pour équation .
En multipliant les deux membres par , on obtient l'équation équivalente , qui est celle de l'énoncé.
Donc l'affirmation est vraie.
Affirmation 6. L'affirmation est vraie.
La distance d'un point au plan d'équation est
Avec et : :
Or
Donc la distance du point au plan est bien .
Affirmation 7. L'affirmation est fausse.
La droite passe par le point de paramètre et est dirigée par .
La droite est dirigée par .
Ces deux vecteurs ne sont pas colinéaires : la deuxième coordonnée de est nulle, celle de ne l'est pas, alors que . Les droites ne sont donc pas parallèles.
Deux droites non parallèles sont coplanaires si et seulement si elles sont sécantes. Cherchons un point commun.
Un point de a pour coordonnées avec .
Un point de a pour coordonnées avec .
Il appartient aux deux droites si et seulement si le système suivant admet une solution :
La deuxième équation donne .
La première équation devient , soit , donc .
Vérifions la troisième équation : et . Elle est vérifiée.
Le système admet donc la solution : les droites et sont sécantes au point de coordonnées .
Deux droites sécantes sont coplanaires. Donc l'affirmation « les droites et ne sont pas coplanaires » est fausse.
Points clés attendus
Choisir un repère orthonormé adapté au cube et écrire toutes les coordonnées avant de calculer.
Justifier la coplanarité de trois vecteurs par une relation linéaire entre eux (affirmation 2).
Relier le parallélisme d'une droite et d'un plan à l'orthogonalité de et d'un vecteur normal.
Citer la formule de la distance d'un point à un plan et simplifier le résultat.
Pour la coplanarité de deux droites : montrer la non-colinéarité des vecteurs directeurs, puis résoudre le système et vérifier la troisième équation.
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.
Les autres exercices de ce sujet
Revoir le cours
- Chapitre 10 : Vecteurs, droites et plans de l'espace : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Amérique du Nord, 22 mai 2025 (jour 2)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès et François Hache) ; figures issues des fichiers de l'APMEP. En cas de doute sur un détail, le sujet officiel fait foi.
Un doute sur un exercice ou sur ta méthode de rédaction ? On en parle ensemble, sans engagement.
Réserver un appel découverte