Terminale Spé Maths / Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace / Annales du bac
Bac 2025, Polynésie : exercice 4
Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse.
Chaque réponse doit être justifiée. Une réponse non justifiée ne rapporte aucun point.
On considère la fonction définie sur par : .
Affirmation 1 :
Soient et deux entiers naturels non nuls tels que .
Affirmation 2 :
Pour les trois affirmations suivantes, on considère que l'espace est muni d'un repère orthonormé .
Soit la droite de représentation paramétrique : .
Soit la droite de représentation paramétrique : .
Soit le plan d'équation cartésienne : .
Soit A le point de coordonnées et B le point de coordonnées .
On appelle plan médiateur du segment [AB] le plan passant par le milieu du segment [AB] et orthogonal à la droite (AB).
Affirmation 3 : Le point A appartient à la droite .
Affirmation 4 : Les droites et sont sécantes.
Affirmation 5 : Le plan est le plan médiateur du segment [AB].
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Affirmation 1. Vraie.
On calcule l'intégrale par intégration par parties.
On pose et alors et .
Les fonctions et sont de classe sur , donc la formule d'intégration par parties s'applique :
Le crochet vaut .
L'intégrale restante vaut
Donc
Donc l'affirmation 1 est vraie.
Affirmation 2. Vraie.
Soient et deux entiers naturels non nuls tels que .
Alors et sont des entiers naturels et , donc est bien défini.
On utilise l'expression .
On a et , donc
Comme , on reconnaît
Donc .
Donc l'affirmation 2 est vraie.
Affirmation 3. Vraie.
Le point appartient à si et seulement s'il existe un réel tel que , et .
La première équation donne .
Pour : , et .
Les trois coordonnées sont celles de pour la même valeur .
Donc le point appartient à la droite .
Donc l'affirmation 3 est vraie.
Affirmation 4. Fausse.
Un vecteur directeur de est et un vecteur directeur de est .
Ces vecteurs ne sont pas colinéaires : les coordonnées en donnent un rapport , alors que celles en donnent un rapport .
Donc les droites et ne sont pas parallèles.
Elles sont donc soit sécantes, soit non coplanaires. On cherche un éventuel point commun, c'est-à-dire un couple solution du système
La troisième équation donne .
En reportant dans la première : , soit , donc et .
On en déduit .
On reporte dans la deuxième équation : le membre de gauche vaut et le membre de droite vaut .
Or : le système n'a pas de solution.
Donc les droites et n'ont aucun point commun : elles ne sont pas sécantes.
Donc l'affirmation 4 est fausse.
Affirmation 5. Vraie.
Le plan médiateur de est le plan passant par le milieu de et orthogonal à la droite . On vérifie ces deux conditions pour le plan .
Orthogonalité à .
On a .
Un vecteur normal à est , d'après son équation cartésienne.
On remarque que : les vecteurs sont colinéaires.
Donc la droite est orthogonale au plan .
Passage par le milieu de .
Le milieu de a pour coordonnées .
On a : les coordonnées de vérifient l'équation de , donc .
Donc est le plan passant par et orthogonal à , c'est-à-dire le plan médiateur de .
Donc l'affirmation 5 est vraie.
Points clés attendus
Affirmation 1 : poser et avec soin, vérifier le caractère , calculer le crochet avec et .
Affirmation 2 : écrire les coefficients binomiaux avec les factorielles et utiliser et .
Affirmation 3 : exhiber la valeur du paramètre et vérifier les trois coordonnées.
Affirmation 4 : justifier d'abord la non-colinéarité des vecteurs directeurs, puis montrer que le système n'a pas de solution (une affirmation « sécantes » exige un point commun).
Affirmation 5 : vérifier les deux conditions (vecteur normal colinéaire à , milieu dans le plan).
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 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace : le cours · exercices type bac corrigés
- Chapitre 9 : Dénombrement : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2025 (Polynésie, 2 septembre 2025), 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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