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Terminale Spé Maths / Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace / Annales du bac

Bac 2026, Antilles-Guyane : exercice 3

16 juin 2026 · jour 1 · 4 points Vrai / Faux

Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse. Justifier la réponse donnée. Une réponse non justifiée ne rapporte aucun point.

L'espace est muni d'un repère orthonormé (O ; ı⃗, ȷ⃗, k⃗)\left(\mathrm{O}\,;\,\vec{\imath},\,\vec{\jmath},\,\vec{k}\right).

On considère :

  • les points S(−1  ;  2  ;−4)S(-1\;;\;\sqrt{2}\;;-4), A(2  ;  2  ;  −1)(2\;;\;\sqrt{2}\;;\;-1), B(1  ;  2  ;0)(1\;;\;\sqrt{2}\;;0) et C(2  ;  0  ;−1)(2\;;\;0\;;-1)

  • la droite dd dont une représentation paramétrique est donnée par :

    {x=2−ky=2 kz=−1−k,k∈R  ;\begin{cases} x = 2-k\\ y = \sqrt{2}\,k\\ z = -1-k \end{cases}, \quad k \in \mathbb{R}\;;

  • le plan PP dont une équation cartésienne est : x−z+1=0x - z + 1 = 0.

On admet que les points A, B et C ne sont pas alignés.

Affirmation 1 : Le vecteur SA→\overrightarrow{\text{SA}} est un vecteur normal au plan (ABC).

Affirmation 2 : Les droites (SB) et dd sont sécantes.

Affirmation 3 : La droite dd est parallèle au plan PP.

Affirmation 4 : Le projeté orthogonal de S sur le plan PP est le point H de coordonnées (−3  ;  2  ;  −2)(-3\;;\;\sqrt{2}\;;\;-2).

Voir le corrigé

Affirmation 1. Vraie.

On calcule les coordonnées des vecteurs, coordonnée par coordonnée :

  • SA→(2−(−1) ; 2−2 ; −1−(−4))\overrightarrow{SA}\left(2-(-1)\,;\,\sqrt{2}-\sqrt{2}\,;\,-1-(-4)\right), soit SA→(3 ; 0 ; 3)\overrightarrow{SA}(3\,;\,0\,;\,3)

  • AB→(1−2 ; 2−2 ; 0−(−1))\overrightarrow{AB}\left(1-2\,;\,\sqrt{2}-\sqrt{2}\,;\,0-(-1)\right), soit AB→(−1 ; 0 ; 1)\overrightarrow{AB}(-1\,;\,0\,;\,1)

  • AC→(2−2 ; 0−2 ; −1−(−1))\overrightarrow{AC}\left(2-2\,;\,0-\sqrt{2}\,;\,-1-(-1)\right), soit AC→(0 ; −2 ; 0)\overrightarrow{AC}(0\,;\,-\sqrt{2}\,;\,0).

Les produits scalaires, dans le repère orthonormé, valent :

SA→⋅AB→=3×(−1)+0×0+3×1=−3+0+3=0,\overrightarrow{SA}\cdot\overrightarrow{AB}=3\times(-1)+0\times0+3\times1=-3+0+3=0,
SA→⋅AC→=3×0+0×(−2)+3×0=0.\overrightarrow{SA}\cdot\overrightarrow{AC}=3\times0+0\times(-\sqrt{2})+3\times0=0.

Les points A, B, C ne sont pas alignés (admis) : les vecteurs AB→\overrightarrow{AB} et AC→\overrightarrow{AC} ne sont pas colinéaires et dirigent le plan (ABC). On le voit aussi directement, car AB→\overrightarrow{AB} a une première coordonnée non nulle alors que celle de AC→\overrightarrow{AC} est nulle, et AC→\overrightarrow{AC} n'est pas nul.

Le vecteur SA→\overrightarrow{SA} est non nul et orthogonal à deux vecteurs non colinéaires du plan (ABC) : il est orthogonal à tout vecteur de ce plan.

Donc SA→\overrightarrow{SA} est un vecteur normal au plan (ABC) : l'affirmation 1 est vraie.

Affirmation 2. Fausse.

On a SB→(1−(−1) ; 2−2 ; 0−(−4))\overrightarrow{SB}\left(1-(-1)\,;\,\sqrt{2}-\sqrt{2}\,;\,0-(-4)\right), soit SB→(2 ; 0 ; 4)\overrightarrow{SB}(2\,;\,0\,;\,4).

La droite (SB) passe par S et a pour vecteur directeur SB→\overrightarrow{SB} : une représentation paramétrique est

{x=−1+2sy=2z=−4+4s,s∈R.\begin{cases}x=-1+2s\\y=\sqrt{2}\\z=-4+4s\end{cases},\qquad s\in\mathbb{R}.

Un point commun à (SB) et dd correspond à des réels ss et kk vérifiant le système

{−1+2s=2−k2=2 k−4+4s=−1−k.\begin{cases}-1+2s=2-k\\\sqrt{2}=\sqrt{2}\,k\\-4+4s=-1-k\end{cases}.

La deuxième équation donne k=1k=1.

La première équation devient −1+2s=1-1+2s=1, donc s=1s=1.

La troisième équation donne alors −4+4×1=0-4+4\times1=0 d'un côté et −1−1=−2-1-1=-2 de l'autre. Or 0≠−20\neq-2 : le système n'a pas de solution.

Les droites (SB) et dd n'ont donc aucun point commun : elles ne sont pas sécantes.

Pour information, un vecteur directeur de dd est (−1 ; 2 ; −1)(-1\,;\,\sqrt{2}\,;\,-1), qui n'est pas colinéaire à (2 ; 0 ; 4)(2\,;\,0\,;\,4) : les droites ne sont pas parallèles, elles sont non coplanaires.

Donc l'affirmation 2 est fausse.

Affirmation 3. Vraie.

Un vecteur directeur de la droite dd se lit sur la représentation paramétrique : u⃗(−1 ; 2 ; −1)\vec{u}(-1\,;\,\sqrt{2}\,;\,-1).

Une équation cartésienne du plan PP est x−z+1=0x-z+1=0 : un vecteur normal à PP est n⃗(1 ; 0 ; −1)\vec{n}(1\,;\,0\,;\,-1).

On calcule le produit scalaire :

u⃗⋅n⃗=(−1)×1+2×0+(−1)×(−1)=−1+0+1=0.\vec{u}\cdot\vec{n}=(-1)\times1+\sqrt{2}\times0+(-1)\times(-1)=-1+0+1=0.

Le vecteur directeur de dd est orthogonal à un vecteur normal de PP : il est parallèle au plan PP, donc la droite dd est parallèle au plan PP (au sens large).

Précision : le point de dd obtenu pour k=0k=0 est (2 ; 0 ; −1)(2\,;\,0\,;\,-1) et il vérifie 2−(−1)+1=4≠02-(-1)+1=4\neq0, donc il n'est pas dans PP : la droite dd est strictement parallèle à PP.

Donc l'affirmation 3 est vraie.

Affirmation 4. Vraie.

Le projeté orthogonal de S sur PP est l'unique point H de PP tel que SH→\overrightarrow{SH} soit orthogonal à PP, c'est-à-dire colinéaire à un vecteur normal de PP.

Vérifions ces deux conditions pour H(−3 ; 2 ; −2)(-3\,;\,\sqrt{2}\,;\,-2) :

  • H appartient à PP : −3−(−2)+1=−3+2+1=0-3-(-2)+1=-3+2+1=0

  • SH→(−3−(−1) ; 2−2 ; −2−(−4))\overrightarrow{SH}\left(-3-(-1)\,;\,\sqrt{2}-\sqrt{2}\,;\,-2-(-4)\right), soit SH→(−2 ; 0 ; 2)=−2 n⃗\overrightarrow{SH}(-2\,;\,0\,;\,2)=-2\,\vec{n} avec n⃗(1 ; 0 ; −1)\vec{n}(1\,;\,0\,;\,-1).

Le vecteur SH→\overrightarrow{SH} est colinéaire au vecteur normal n⃗\vec{n} de PP : la droite (SH) est orthogonale à PP et coupe PP en H.

Donc H est le projeté orthogonal de S sur PP : l'affirmation 4 est vraie.

Points clés attendus

  • Pour un vecteur normal à un plan, vérifier l'orthogonalité avec deux vecteurs non colinéaires du plan et que le vecteur est non nul.

  • Pour des droites sécantes, écrire un système de trois équations en deux paramètres distincts et conclure à l'absence de solution.

  • Pour le parallélisme droite-plan, calculer le produit scalaire d'un vecteur directeur de la droite et d'un vecteur normal du plan.

  • Pour le projeté orthogonal, vérifier deux conditions : appartenance au plan et colinéarité de SH→\overrightarrow{SH} avec un vecteur normal.

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Comment t'entraîner

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Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2026 (Antilles-Guyane, 16 juin 2026 (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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