Terminale Spé Maths / Chapitre 11 : Orthogonalité et distances dans l'espace / Annales du bac
Bac 2026, Métropole : exercice 4
L'espace est muni d'un repère orthonormé d'unité 1 cm.
Partie A
On considère les points de l'espace R, S, T et A.
Démontrer que les points R, S et T ne sont pas alignés.
Démontrer que le vecteur est un vecteur normal au plan (RST).
En déduire une équation cartésienne du plan (RST).
Vérifier que la point A n'appartient pas au plan (RST).
On note la droite passant par le point A et orthogonale au plan (RST).
Déterminer une représentation paramétrique de la droite .
Soit le point H projeté orthogonal de A sur (RST).
Vérifier que ses coordonnées sont .
Démontrer que le triangle RST est rectangle en S.
Vérifier que le volume du tétraèdre ARST est égal à cm3.
On rappelle que le volume du tétraèdre est donné par la formule :
Partie B
Soit M un point de la droite de représentation paramétrique :
Démontrer que .
Déterminer les coordonnées du point M de la droite pour lesquelles la distance AM est minimale.
Voir le corrigé
Partie A
Question 1. On calcule les coordonnées des vecteurs, coordonnée par coordonnée :
Supposons que ces vecteurs soient colinéaires. Comme , il existerait un réel tel que .
La première coordonnée donnerait , ce qui est absurde.
Donc et ne sont pas colinéaires.
Donc les points R, S et T ne sont pas alignés.
Question 2. a) Les vecteurs et sont non colinéaires d'après la question 1 : ce sont deux vecteurs directeurs du plan (RST).
On calcule les produits scalaires avec :
Le vecteur est orthogonal à deux vecteurs non colinéaires du plan (RST).
Donc est un vecteur normal au plan (RST).
Question 2. b) Le plan (RST) a pour vecteur normal , donc il admet une équation cartésienne de la forme
Le point R appartient au plan, donc
Une équation cartésienne du plan (RST) est donc
Vérifications : pour S, pour T, .
Donc les trois points vérifient l'équation, ce qui confirme le résultat.
Réponse : (RST) : .
Question 3. a) On remplace les coordonnées de A dans le membre de gauche de l'équation :
Comme , les coordonnées de A ne vérifient pas l'équation du plan.
Donc le point A n'appartient pas au plan (RST).
Question 3. b) La droite est orthogonale au plan (RST), donc le vecteur normal est un vecteur directeur de .
Elle passe par A. Une représentation paramétrique de est donc
Question 3. c) Le projeté orthogonal H de A sur (RST) est le point d'intersection de la droite et du plan (RST).
Remplaçons les coordonnées d'un point de dans l'équation du plan :
On développe :
Pour , on obtient
Donc H a pour coordonnées .
Question 4. a) On calcule
Le produit scalaire vaut
Les vecteurs et sont orthogonaux.
Donc le triangle RST est rectangle en S.
Question 4. b) Les longueurs des côtés de l'angle droit sont
Le triangle RST est rectangle en S, donc son aire est
La hauteur du tétraèdre ARST relative à la base RST est la distance de A au plan (RST), c'est-à-dire , car H est le projeté orthogonal de A sur ce plan.
On calcule
D'après la formule ,
Donc le volume du tétraèdre ARST est égal à .
Partie B
Question 1. Un point M de a pour coordonnées et A a pour coordonnées .
Donc
Le repère étant orthonormé,
Donc .
Question 2. La distance est positive et la fonction racine carrée est strictement croissante sur : est minimale si et seulement si l'est.
La fonction est un trinôme du second degré dont le coefficient dominant est strictement positif : elle admet un minimum, atteint en
On remplace dans la représentation paramétrique de :
Le minimum de vaut .
Donc la distance AM est minimale pour le point , et alors .
Réponse : , obtenu pour .
Points clés attendus
Justifier la non-colinéarité par une coordonnée (ou un système) et pas seulement par « cela se voit ».
Pour le vecteur normal, calculer deux produits scalaires nuls avec deux vecteurs non colinéaires du plan.
Déterminer dans l'équation du plan en remplaçant les coordonnées d'un point, et vérifier avec un autre point.
Pour le volume, citer la formule, identifier la hauteur comme la distance et utiliser l'aire du triangle rectangle.
Pour la distance minimale, passer par et utiliser le sommet du trinôme, sans oublier de calculer les trois coordonnées de M.
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 10 : Vecteurs, droites et plans de l'espace : le cours · exercices type bac corrigés
Source : sujet officiel de l'épreuve de spécialité mathématiques du baccalauréat, session 2026 (Métropole, 9 septembre 2026 (jour 2)), ministère de l'Éducation nationale. Énoncé mis en forme pour le web à partir du tapuscrit de l'APMEP (Denis Vergès et Laure Bienaimé) ; 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