Terminale Spé Maths / Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace / Annales du bac
Bac 2025, Métropole : exercice 2
L'espace est muni d'un repère orthonormé . On considère :
les points A, B et C(1 1 1)
la droite dont une représentation paramétrique est donnée par:
la droite dont une représentation paramétrique est donnée par :
Partie A
Montrer que les droites et sont sécantes au point S.
Montrer que le vecteur est un vecteur normal au plan (ABC).
En déduire qu'une équation cartésienne du plan (ABC) est:
Démontrer que les points A, B, C et S ne sont pas coplanaires.
Démontrer que le point H est le projeté orthogonal de S sur le plan (ABC).
En déduire qu'il n'existe aucun point du plan (ABC) tel que S.
Partie B
On considère un point appartenant au segment [CS]. On a donc avec réel de l'intervalle [0 1].
Déterminer les coordonnées du point en fonction de .
Existe-t-il un point sur le segment [CS] tel que le triangle (AB) soit rectangle en ?
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Partie A
Question 1.
Un vecteur directeur de est et un vecteur directeur de est .
Ces vecteurs ne sont pas colinéaires : si , les abscisses donneraient et les ordonnées , ce qui est contradictoire. Donc et ne sont pas parallèles.
Appartenance de à . Pour :
Appartenance de à . Pour :
Les droites et ne sont pas parallèles et ont le point en commun : elles sont sécantes en .
Question 2. a)
On calcule coordonnée par coordonnée :
Ces deux vecteurs ne sont pas colinéaires : la troisième coordonnée de est nulle alors que celle de ne l'est pas, et . Les points , , ne sont donc pas alignés et définissent bien un plan.
Produits scalaires :
Le vecteur est orthogonal à deux vecteurs non colinéaires du plan , donc est un vecteur normal au plan .
Question 2. b)
Le plan admet le vecteur normal , donc une équation cartésienne de la forme
Le point appartient au plan, donc
Une équation cartésienne de est donc .
Vérification avec les deux autres points :
Question 3.
On remplace les coordonnées de dans le membre de gauche de l'équation du plan :
Comme , le point n'appartient pas au plan .
Les points , , définissent le plan et n'en fait pas partie : les points , , , ne sont pas coplanaires.
Question 4. a)
Le projeté orthogonal de sur le plan est l'unique point du plan tel que soit normal au plan. On vérifie ces deux conditions.
Le point appartient au plan : .
On calcule
Le vecteur est colinéaire au vecteur normal , donc la droite est orthogonale au plan en .
Donc est le projeté orthogonal de sur le plan .
Question 4. b)
On calcule la distance de au plan :
Soit un point quelconque du plan .
Si , alors .
Si , le triangle est rectangle en , car est orthogonale au plan donc à la droite contenue dans ce plan. D'après le théorème de Pythagore :
Dans tous les cas, . Il n'existe donc aucun point du plan tel que .
Partie B
Question 1.
On calcule
Si , alors . L'égalité donne
Donc
Question 2.
Le triangle est rectangle en si et seulement si .
On calcule
Le produit scalaire vaut
Le triangle est donc rectangle en si et seulement si
Le discriminant est
L'équation a donc deux racines réelles :
On a , donc . On a , donc convient.
Il existe donc un point du segment tel que le triangle soit rectangle en , obtenu pour .
Réponse : oui, pour .
Points clés attendus
Pour des droites sécantes : vecteurs directeurs non colinéaires et point commun vérifié dans les deux représentations paramétriques.
Pour le vecteur normal : justifier la non-colinéarité de et et calculer les deux produits scalaires.
Déterminer la constante de l'équation cartésienne avec un point du plan, et le vérifier avec les autres.
Pour le projeté orthogonal : dans le plan et colinéaire à en déduire puis la minimisation de par le théorème de Pythagore.
Pour le triangle rectangle en : condition , résolution de l'équation du second degré et vérification que la racine appartient à .
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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Revoir le cours
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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Métropole, 18 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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