Le produit scalaire : cours de maths en terminale S

Mise à jour le 29 avril 2021

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Sommaire de cette fiche

1 I. Différentes expressions du produit scalaire :
2 II. Produit scalaire et orthogonalité :
- 2.1 2. Propriété :
3 III. Propriétés du produit scalaire :
- 3.1 Propriétés :
4 IV. Applications du produit scalaire :

Le produit scalaire dans le plan dans un cours de maths en terminale S et dans l’espace.
Cette leçon sur le produit scalaire est à télécharger en PDF gratuitement afin de progresser et développer vos compétences en classe de terminale S.

I. Différentes expressions du produit scalaire :

1. Vecteurs colinéaires :

Définition :

soient $\vec{u}$ et $\vec{v}$ deux vecteurs colinéaires non nuls, tels que

$\vec{u}=\vec{OA}$ et $\vec{v}=\vec{OB}$ .

• Si $\vec{u}$ et $\vec{v}$ sont de même sens : $\vec{u}.\vec{v}=OA\times OB$ .

• Si $\vec{u}$ et $\vec{u}$ sont de sens contraires : $\vec{u}.\vec{v}=OA\times OB$ .

• Si $\vec{u}=\vec{0}$ ou $\vec{v}=\vec{0}$ alors $\vec{u}.\vec{v}=0$ .

• $\vec{u}.\vec{u}=||\vec{u}||$ est le carré scalaire du vecteur $\vec{u}$

2. Vecteurs quelconques :

Propriété 1 :

Soient $\vec{u}$ et $\vec{v}$ deux vecteurs non nuls tels que

$\vec{u}=\vec{OA}$ et $\vec{v}=\vec{OB}$ .

Alors :

$\fbox{\vec{u}.\vec{v}=OA'\times OB=OA\times OB'}$ .

A’ et B’ sont respectivement les projetés orthogonaux de A sur (OB) et de B sur (OA).

3. Propriétés :

Propriété 2 :

Soient (x;y) et (x’;y’) les coordonnées respectives des vecteurs $\vec{u}$ et $\vec{v}$ dans un repere orthonormé quelconque.
$\fbox{\vec{u}.\vec{v}\,=\,x.x'+y.y'}$ .

II. Produit scalaire et orthogonalité :

Définition :

Dire que $\vec{u}$ et $\vec{v}$ sont deux vecteurs orthogonaux signifie que :

• Soit $\vec{u}=\vec{0}$ ou $\vec{v}=\vec{0}$ ;

• Soit (OA) $\perp$ (OB), avec $\vec{u}=\vec{OA}$ et $\vec{v}=\vec{OB}$ non nuls.

2. Propriété :

Propriété :

$\fbox{\vec{u}\perp\vec{v}\,\,\Longleftrightarrow\,\,\vec{u}.\vec{v}=0}$ .

III. Propriétés du produit scalaire :

Propriétés :

Propriétés :

Soient $,\vec{u}\,,\,\vec{v},\,\vec{w}$ trois vecteurs et k un nombre réel.

• $\vec{u}.\vec{v}=\vec{v}.\vec{u}$ (symétrie).

• $(k\vec{u}).\vec{v}=\vec{u}.(k\vec{v})=k(\vec{u}.\vec{v})$ (linéarité)

• $(\vec{u}+\vec{v}).\vec{w}=\vec{u}.\vec{w}+\vec{v}.\vec{w}$ (linéarité)

• $\vec{u}.(\vec{v}+\vec{w})=\vec{u}.\vec{v}+\vec{u}.\vec{w}$ (linéarité)

• $(\vec{u}+\vec{v})^2=\vec{u}^2+2\vec{u}.\vec{v}+\vec{v}^2$ (identité remarquable)

• $(\vec{u}-\vec{v})^2=\vec{u}^2-2\vec{u}.\vec{v}+\vec{v}^2$ (identité remarquable)

• $(\vec{u}-\vec{v})(\vec{u}+\vec{v})=\vec{u}^2-\vec{v}^2$ (identité remarquable)

IV. Applications du produit scalaire :

1. produit scalaire et cosinus :

Propriété :

Soit $\vec{u}$ et $\vec{v}$ non nuls.

$\vec{u}.\vec{v}=||\vec{u}||\times ||\vec{v}||\times cos(\vec{u},\vec{v})$

2. Théorème d’Al-Kashi :

Théorème :

Soit ABC un triangle tel que AB=c, AC=b et BC=a.

On a :

• $a^2\,=\,b^2+c^2-2bc\times cosA$

• $b^2\,=\,a^2+c^2-2ac\times cosB$

• $c^2\,=\,a^2+b^2-2ab\times cosC$

3. Théorème de la médiane :

Théorème :

Soient A et B deux points distincts et I le milieu du segment [AB] .

Pour tout point M, :

$\fbox{ MA^2\,+MB^2\,=\,2MI^2\,+\,\frac{AB^2}{2}}$

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