On considère la droite d de vecteur directeur \overrightarrow{u} \: \begin{pmatrix} 1\cr -1 \cr 2 \end{pmatrix} passant par le point A \: (2;1;-1) .
Parmi les propositions suivantes, laquelle est une représentation paramétrique correcte de d ?
D'après le cours, une représentation paramétrique de la droite de vecteur directeur \overrightarrow{u} passant par un point A est :
\left \{ \begin{array}{rcl} x=x_A+x_u\times t \\ x=y_A+y_u\times t \\ z=z_A+x_u\times t \end{array} \right. avec t \in \mathbb{R}
En remplaçant par les valeurs de l'énoncé, une représentation paramétrique de la droite d est donc :
d \: : \: \left \{ \begin{array}{rcl} x=2+t \\ y=1-t\\ z=-1+2t \end{array} \right. avec t \in \mathbb{R}
On considère la sphère S de centre O \: (3;-1;1) et de rayon r=3.
Parmi les propositions suivantes, laquelle est une équation cartésienne de la sphère S ?
D'après le cours, une équation d'une sphère de centre O et de rayon R est :
(x-x_O)^2+(y-y_O)^2+(z-z_O)^2) =r^2
(Cette formule peut se retrouver facilement en considérant une sphère comme l'ensemble des points à distance r d'un centre O, et en utilisant la distance MO).
Ici, en remplaçant avec les données de l'énoncé, on obtient :
(x-3)^2+(y-(-1))^2+(z-1)^2 =3^2 \Leftrightarrow x^2-6x+9+y^2+2y+1+z^2-2z+1=9 \Leftrightarrow x^2+y^2+z^2-6x+2y-2z+2=0
Une équation de la sphère S est donc :
x^2+y^2+z^2-6x+2y-2z+2=0
Déterminer, s'ils existent, le ou les points d'intersection entre la sphère S et la droite d.
Soit M \: (x;y;z) un point d'intersection de d et S.
Les coordonnées de M sont solution du système :
\left \{ \begin{array}{rcl} x=2+t \\ y=1-t\\ z=-1+2t \\ x^2 +y^2+z^2-6x+2y-2z+2=0 \end{array} \right. avec t \in \mathbb{R}
\Leftrightarrow \left \{ \begin{array}{rcl} x=2+t \\ y=1-t\\ z=-1+2t \\ (2+t)^2 +(1-t)^2+(-1+2t)^2-6(2+t)+2(1-t)-2(-1+2t)+2=0 \end{array} \right.
\Leftrightarrow \left \{ \begin{array}{rcl} x=2+t \\ y=1-t\\ z=-1+2t \\ 6t^2-14t=0 \end{array} \right.
\Leftrightarrow \left \{ \begin{array}{rcl} x=2+t \\ y=1-t\\ z=-1+2t \\ t=0\: ou \: t =\dfrac{7}{3} \end{array} \right.
Ainsi, il y a deux points d'intersection :
Pour t=0 : M_1 \: : \: (2;1;-1) est un point d'intersection entre S et d.
Pour t=\dfrac{7}{3} : M_2 \: : \: (\dfrac{13}{3};\dfrac{-4}{3};\dfrac{11}{3}) est un point d'intersection entre S et d.