Orientation de l'espace - trièdre - base et repères orientés

Repère de l'espace

تعريف

Un repère de l'espace est un quadruplet $(O, \vec{i}, \vec{j}, \vec{k})$ formé :

- D'un point $O$ appelé origine du repére.

- D'un triplet $(\vec{i}, \vec{j}, \vec{k})$ de vecteurs non coplanaires.

Trièdre

تعريف

Un trièdre est la figure formée par trois demi-droites non coplanaires de même origine. Les 3 plans $xOy$, $yOz$ et $zOx$ sont appelés les faces du trièdre. Si $Ox$, $Oy$, $Oz$ sont deux à deux perpendiculaires, le trièdre est dit trirectangle.

Le bonhomme d'Ampère

L'espace $(E)$ est muni d'un repère $(o;\vec{i};\vec{j};\vec{k})$ et $(\vec{i};\vec{j};\vec{k})$ la base qui lui est associée.

On pose un observateur (imaginaire) sur l'axe $[Oz)$ et il regarde vers $[Ox)$; on aura deux positions pour l'axe $[Oy)$.

1ère cas

$[Oy)$ est à droite de l'observateur.

On dit que la base $(\vec{i};\vec{j};\vec{k})$ est indirecte. De même pour le repère $(O; \vec{i}; \vec{j}; \vec{k})$.

2ème cas

$[Oy)$ est à gauche de l'observateur.

On dit que la base $(\vec{i};\vec{j};\vec{k})$ est directe. De même pour le repère $(O; \vec{i}; \vec{j}; \vec{k})$.

Bases directes

تعريف

Une base $(\vec{i}, \vec{j}, \vec{k})$ de $V_3$ est directe si le repère $(O, \vec{i}, \vec{j}, \vec{k})$ est direct quelque soit le point $O$ dans l'espace.

Produit vectoriel

تعريف

Soient $\vec{u}$ et $\vec{v}$ deux vecteurs dans $v_3$.

Le produit vectoriel des deux vecteurs $\vec{u}$ et $\vec{v}$ est le vecteur $~\vec{w}=\vec{u} \wedge \vec{v}$ tel que :

- Si $\vec{u}$ et $\vec{v}$ sont colinéaires alors : $~\vec{u} \wedge \vec{v}=\overrightarrow{0}$

- Si $\vec{u}$ et $\vec{v}$ sont non colinéaires :

  • Le vecteur $~\vec{u} \wedge \vec{v}~$ est orthogonal à $\vec{u}$ et à $\vec{v}$
  • La base $~(\vec{u}, \vec{v}, \vec{u} \wedge \vec{v})~$ est une base directe
  • $\|\vec{u} \wedge \vec{v}\|=\|\vec{u}\| \cdot|| \vec{v}|| \sin \theta~$ où $~\theta~$ est la mesure de $\widehat{A O B}$

image/svg+xml Remarque

  • Le produit vectoriel de deux vecteurs est un vecteur, tandis que le produit scalaire de deux vecteurs est un réel.$\\$
  • Si $~\vec{w}=\vec{u} \wedge \vec{v}~$alors $~\vec{u} \perp \vec{w}~$ et $~\vec{v} \perp \vec{w}\\$
  • Si les vecteurs $\vec{u}$ et $\vec{v}$ sont orthogonaux et unitaires alors la base $~(\vec{u} , \vec{v}, \vec{u} \wedge \vec{v} )~$ est une base orthonormée directe.

Vidéo Repère, Base, Produit vectoriel
15 min
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Les propriétés du produit vectoriel

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