E3C2 – Spécialité maths – Produit scalaire – 2020

Produit scalaire

E3C2 – 1ère

Sur le dessin ci-dessous, la largeur du but est de : $AB = 7,32$ mètres.
Les points $A$, $B$ et $D$ sont alignés.
On appelle $T$ le point où se trouve un ballon. Le triangle $TAD$ est rectangle en $D$.

  1. Pourquoi $\vect{TD}.\vect{DB}=0$?
    $\quad$
  2. Démontrer que $\vect{TA}.\vect{TB}=470,88$
    $\quad$
  3. Déterminer une valeur approchée, au dixième de degré près, de l’angle de tir, c’est-à-dire de l’angle $\widehat{ATB}$.
    $\quad$

$\quad$

Correction Exercice

  1. Le triangle $TAD$ est rectangle en $D$ et le point $B$ appartient au segment $[AD]$.
    Par conséquent les vecteurs $\vect{BD}$ et $\vect{TD}$ sont orthogonaux.
    Donc $\vect{TD}.\vect{DB}=0$.
    $\quad$
  2. On a :
    $\begin{align*} \vect{TA}.\vect{TB}&=\left(\vect{TD}+\vect{DA}\right).\left(\vect{TD}+\vect{DB}\right) \\
    &=\vect{TD}.\vect{TD}+\vect{TD}.\vect{DB}+\vect{DA}.\vect{TD}+\vect{DA}.\vect{DB}\\
    &=18^2+0+0+DA\times DB \quad (*)\\
    &=324+(9+7,32)\times 9 \\
    &=324+16,62\times 9\\
    &=470,88\end{align*}$
    $(*)$ les vecteurs $\vect{DA}$ et $\vect{DT}$ sont orthogonaux donc $\vect{DA}.\vect{TD}=0$.
    $\quad$
  3. Dans le triangle $BDT$ rectangle en $D$ on applique le théorème de Pythagore.
    $\begin{align*} BT^2&=BD^2+DT^2 \\
    &=9^2+18^2\\
    &=405\end{align*}$
    Donc $BT=\sqrt{405}$.
    Dans le triangle $ADT$ rectangle en $D$ on applique le théorème de Pythagore.
    $\begin{align*} AT^2&=AD^2+DT^2 \\
    &=(9+7,32)^2+18^2\\
    &=590,342~4\end{align*}$
    Donc $AT=\sqrt{590,342~4}$.
    $\quad$
    On a $\vect{TA}.\vect{TB}=470,88$ et $\vect{TA}.\vect{TB}=TA\times TB\times \cos \widehat{ATB}$
    Par conséquent :
    $\begin{align*} &\vect{TA}.\vect{TB}=TA\times TB\times \cos \widehat{ATB} \\
    \ssi~&\cos \widehat{ATB} =\dfrac{\vect{TA}.\vect{TB}}{TA\times TB} \\
    \ssi~&\cos \widehat{ATB}=\dfrac{470,88}{ \sqrt{405}\times \sqrt{590,342~4}}\end{align*}$
    Donc $\widehat{ATB}\approx 15,6$°.

$\quad$

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$\quad$

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