Vecteurs colinéaires

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Vecteurs colinéaires : définition, méthode et exemple corrigé (Seconde) – Maths PDF


En bref : Deux vecteurs colinéaires ont la même direction : l’un s’obtient en multipliant l’autre par un nombre réel, ce qui se vérifie par la nullité de leur déterminant.

SecondeGéométrie plane

Définition : Vecteurs colinéaires

Deux vecteurs colinéaires \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) sont portés par des droites parallèles, ou par la même droite. Il existe alors un réel \(k\) tel que \(\vec{v} = k\,\vec{u}\) (si \(\vec{u}\) n’est pas nul). Le signe de \(k\) donne le sens : positif, même sens ; négatif, sens contraire.

Avec les coordonnées \(\vec{u}(x\,;\,y)\) et \(\vec{v}(x^{\prime}\,;\,y^{\prime})\), le critère pratique est \(xy^{\prime} – yx^{\prime} = 0\). Le vecteur nul est colinéaire à tous les vecteurs. Cette notion sert à prouver des alignements de points et des parallélismes de droites.

Comment le reconnaître

  • La consigne demande de montrer que trois points sont alignés ou que deux droites sont parallèles.
  • Les coordonnées de deux vecteurs sont proportionnelles, par exemple \((4\,;\,-6)\) et \((-6\,;\,9)\).
  • Un énoncé cherche une valeur d’un paramètre \(m\) pour laquelle deux vecteurs ont la même direction.
  • Une figure montre des flèches qui semblent avoir la même pente.

La méthode

  1. Calculer les coordonnées des vecteurs : \(\overrightarrow{AB}(x_B-x_A\,;\,y_B-y_A)\) pour des points donnés.
  2. Calculer le déterminant \(xy^{\prime} – yx^{\prime}\) en multipliant en croix les coordonnées.
  3. S’il est nul, conclure à la colinéarité ; sinon, les vecteurs n’ont pas la même direction.
  4. Pour trois points \(A\), \(B\), \(C\), colinéarité de \(\overrightarrow{AB}\) et \(\overrightarrow{AC}\) signifie alignés.
u (4 ; -6)v (-6 ; 9)Ov = -1,5 u4 × 9 – (-6)(-6) = 0
Même droite, sens contraires : le déterminant est nul et le coefficient vaut -1,5.

Vecteurs colinéaires : exemple corrigé

Énoncé

Dans un repère, \(\vec{u}(4\,;\,-6)\), \(\vec{v}(-6\,;\,9)\) et \(\vec{w}(3\,;\,5)\). Lesquels de ces vecteurs sont colinéaires à \(\vec{u}\) ? Si c’est le cas, donner le coefficient.

Corrigé

Pour \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) : \(4 \times 9 – (-6) \times (-6) = 36 – 36 = 0\). Ils sont colinéaires, et \(-6 = k \times 4\) donne \(k = -1{,}5\) (on vérifie \(-1{,}5 \times (-6) = 9\)).

Pour \(\vec{u}\) et \(\vec{w}\) : \(4 \times 5 – (-6) \times 3 = 20 + 18 = 38\), non nul.

Conclusion : \(\vec{v} = -1{,}5\,\vec{u}\) est colinéaire à \(\vec{u}\), mais pas \(\vec{w}\).

À toi de jouer

Question 1

Les vecteurs \(\vec{a}(3\,;\,5)\) et \(\vec{b}(9\,;\,15)\) sont-ils colinéaires ?

Voir la réponse

\(3 \times 15 – 5 \times 9 = 45 – 45 = 0\) : oui, avec \(\vec{b} = 3\,\vec{a}\).

Question 2

Pour quelle valeur de \(m\) les vecteurs \((2\,;\,m)\) et \((5\,;\,-10)\) sont-ils colinéaires ?

Voir la réponse

\(2 \times (-10) – m \times 5 = 0\) donne \(-20 = 5m\), donc \(m = -4\).

Ne pas confondre Vecteurs colinéaires et Vecteurs orthogonaux

Des vecteurs colinéaires ont la même direction : leurs droites sont parallèles, et le déterminant est nul. Des vecteurs orthogonaux sont perpendiculaires : c’est le produit scalaire qui s’annule. Les vecteurs \((1\,;\,2)\) et \((2\,;\,4)\) sont colinéaires, tandis que \((1\,;\,2)\) et \((-2\,;\,1)\) sont orthogonaux.

Vecteurs orthogonaux

Pour aller plus loin

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