Terminale Spé Maths / Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace / Annales du bac
Bac 2025, Centres étrangers : exercice 4
On se place dans un repère orthonormé de l'espace.
On considère les points A(1 0 3), B et C(0 3 2).
Montrer que les points A, B et C ne sont pas alignés.
Soit le vecteur de coordonnées Vérifier que le vecteur est orthogonal au plan (ABC).
En déduire que le plan (ABC) admet pour équation cartésienne
.
On considère le plan d'équation cartésienne et le plan d'équation cartésienne .
Démontrer que les plans et sont sécants. On note leur droite d'intersection.
Déterminer si les plans et sont perpendiculaires.
Montrer que la droite est dirigée par le vecteur .
Montrer que le point M(2 1 3) appartient aux plans et . En déduire une représentation paramétrique de la droite .
Montrer que la droite est aussi incluse dans le plan (ABC).
Que peut-on dire des trois plans (ABC), et ?
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Question 1.
a) On calcule les coordonnées de deux vecteurs, coordonnée par coordonnée, avec A, B et C :
Supposons que les vecteurs soient colinéaires : il existerait un réel tel que .
La première coordonnée donnerait , donc .
La deuxième coordonnée donnerait , donc .
Ces deux valeurs sont incompatibles : les vecteurs et ne sont pas colinéaires.
Donc les points A, B et C ne sont pas alignés.
b) On calcule les produits scalaires de avec et :
Le vecteur est orthogonal à deux vecteurs non colinéaires du plan (ABC) (question a).
Un vecteur orthogonal à deux vecteurs directeurs non colinéaires d'un plan est orthogonal à tout vecteur de ce plan.
Donc le vecteur est orthogonal au plan (ABC).
c) Le vecteur est normal au plan (ABC), donc le plan admet une équation de la forme
Le point A appartient au plan, donc
Vérification avec les deux autres points : pour B, pour C, .
Donc le plan (ABC) a pour équation cartésienne .
Question 2.
a) Des vecteurs normaux aux plans et sont
Supposons ces vecteurs colinéaires : .
La première coordonnée donnerait et la troisième donnerait , soit : c'est impossible.
Les vecteurs normaux ne sont donc pas colinéaires, donc les plans et ne sont pas parallèles.
Deux plans non parallèles sont sécants.
Donc les plans et sont sécants selon une droite .
b) Deux plans sont perpendiculaires si et seulement si leurs vecteurs normaux sont orthogonaux.
On calcule
Ce produit scalaire est non nul.
Donc les plans et ne sont pas perpendiculaires.
Question 3.
La droite est contenue dans et dans : un vecteur directeur de est orthogonal à et à .
On calcule, pour :
Le vecteur est donc orthogonal à et à , donc parallèle à et à .
Les plans étant sécants (question 2.a), leur intersection est une droite et les vecteurs orthogonaux aux deux vecteurs normaux (non colinéaires) forment une seule direction : celle de .
Comme , le vecteur dirige la droite .
Donc la droite est dirigée par .
Question 4.
On teste les coordonnées de M dans chaque équation.
Dans : .
Dans : .
Donc M appartient à et à , donc à leur intersection .
La droite passe par M et est dirigée par .
Une représentation paramétrique de est donc
Question 5.
Le point M appartient à .
Il appartient aussi au plan (ABC) : .
Le vecteur vérifie : il est orthogonal au vecteur normal de (ABC), donc parallèle au plan (ABC).
La droite passe par un point du plan (ABC) et est dirigée par un vecteur parallèle à ce plan.
Donc la droite est incluse dans le plan (ABC).
Conclusion sur les trois plans : (ABC), et contiennent tous la droite .
Donc les trois plans sont sécants selon la même droite .
Points clés attendus
Non-alignement justifié par la non-colinéarité de et , avec les coordonnées détaillées.
Vecteur normal : orthogonalité à deux vecteurs non colinéaires du plan, puis déterminé avec les coordonnées d'un point, et vérifié.
Plans sécants si et seulement si les vecteurs normaux ne sont pas colinéaires perpendiculaires si et seulement si le produit scalaire des vecteurs normaux est nul.
Vecteur directeur de : orthogonal aux deux vecteurs normaux point M vérifiant les deux équations, puis représentation paramétrique.
Inclusion de dans (ABC) : un point commun et un vecteur directeur orthogonal à .
Corrigé rédigé par + qu'un prof. Cherche d'abord seul, puis compare avec ta propre rédaction.
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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 2025 (Centres étrangers, 13 juin 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.
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