Produit scalaire : \(\vec{u} \cdot \vec{v} = u_x v_x + u_y v_y + u_z v_z\) ou \(\vec{u} \cdot \vec{v} = ||\vec{u}|| \times ||\vec{v}|| \times \cos(\theta)\)
- Identifier les composantes des vecteurs
- Multiplier les composantes correspondantes
- Sommer les produits obtenus
\(\vec{u}(3,4,0)\) et \(\vec{v}(1,2,0)\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = u_x v_x + u_y v_y + u_z v_z\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = 3 \times 1 + 4 \times 2 + 0 \times 0\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = 3 + 8 + 0 = 11\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = 11\)
• Produit scalaire : Somme des produits des composantes homologues
• Coordonnées : Multiplier les composantes x, y et z séparément
• Résultat : Valeur scalaire (nombre réel)
Produit vectoriel : \(\vec{u} \wedge \vec{v} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ u_x & u_y & u_z \\ v_x & v_y & v_z \end{vmatrix}\)
\(\vec{u} \wedge \vec{v} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \end{vmatrix}\)
\(\vec{u} \wedge \vec{v} = \vec{i}(0 \times 0 - 0 \times 1) - \vec{j}(1 \times 0 - 0 \times 0) + \vec{k}(1 \times 1 - 0 \times 0)\)
\(x = 0 - 0 = 0\), \(y = -(0 - 0) = 0\), \(z = 1 - 0 = 1\)
\(\vec{u} \wedge \vec{v} = (0,0,1)\)
\(\vec{u} \wedge \vec{v} = (0,0,1)\)
• Produit vectoriel : Résultat perpendiculaire aux deux vecteurs initiaux
• Déterminant : Développer selon une ligne ou colonne
• Résultat : Vecteur (trois composantes)
Produit scalaire : \(\vec{u} \cdot \vec{v} = ||\vec{u}|| \times ||\vec{v}|| \times \cos(\theta)\)
\(||\vec{u}||=5\), \(||\vec{v}||=3\), \(\theta=(\vec{u},\vec{v})=60°\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = ||\vec{u}|| \times ||\vec{v}|| \times \cos(\theta)\)
\(\cos(60°) = 0.5\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = 5 \times 3 \times 0.5 = 7.5\)
\(\vec{u} \cdot \vec{v} = 7.5\)
• Norme : Longueur du vecteur
• Angle : Mesure entre les deux vecteurs
• Trigonométrie : Connaître les valeurs usuelles du cosinus
Moment d'une force : \(\vec{M}_A(\vec{F}) = \vec{AO} \wedge \vec{F}\) ou \(\vec{M}_A(\vec{F}) = \vec{OA} \wedge \vec{F}\)
\(\vec{OA}(2,3,0)\) et \(\vec{F}(0,0,100)\)
\(\vec{M}_A(\vec{F}) = \vec{OA} \wedge \vec{F}\)
\(\vec{OA} \wedge \vec{F} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ 2 & 3 & 0 \\ 0 & 0 & 100 \end{vmatrix}\)
\(x = (3 \times 100) - (0 \times 0) = 300\)
\(y = -((2 \times 100) - (0 \times 0)) = -200\)
\(z = (2 \times 0) - (3 \times 0) = 0\)
\(\vec{M}_A(\vec{F}) = (300,-200,0)\)
\(\vec{M}_A(\vec{F}) = (300,-200,0)\)
• Moment : Produit vectoriel du bras de levier par la force
• Direction : Perpendiculaire au plan formé par \(\vec{OA}\) et \(\vec{F}\)
• Unité : N.m (Newton.mètre) dans le système international
Anticommutativité : Le produit vectoriel n'est pas commutatif, on a \(\vec{u} \wedge \vec{v} = -\vec{v} \wedge \vec{u}\)
\(\vec{u} \wedge \vec{v} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ u_x & u_y & u_z \\ v_x & v_y & v_z \end{vmatrix}\)
\(\vec{v} \wedge \vec{u} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ v_x & v_y & v_z \\ u_x & u_y & u_z \end{vmatrix}\)
Lorsqu'on échange deux lignes d'un déterminant, il change de signe
Donc \(\vec{v} \wedge \vec{u} = -\vec{u} \wedge \vec{v}\), soit \(\vec{u} \wedge \vec{v} = -\vec{v} \wedge \vec{u}\)
Par la propriété des déterminants : échanger deux lignes change le signe
• Anticommutativité : \(\vec{u} \wedge \vec{v} = -\vec{v} \wedge \vec{u}\)
• Distributivité : \(\vec{u} \wedge (\vec{v} + \vec{w}) = \vec{u} \wedge \vec{v} + \vec{u} \wedge \vec{w}\)
• Associativité avec scalaire : \((k\vec{u}) \wedge \vec{v} = k(\vec{u} \wedge \vec{v})\)
- Produit scalaire : \(u_x v_x + u_y v_y + u_z v_z\) ou \(||\vec{u}|| \times ||\vec{v}|| \times \cos(\theta)\)
- Produit vectoriel : Calcul par déterminant ou par la formule géométrique
- Moment d'une force : \(\vec{M}_A(\vec{F}) = \vec{AP} \wedge \vec{F}\)
- Projection : \(\text{proj}_{\vec{v}}\vec{u} = \frac{\vec{u} \cdot \vec{v}}{||\vec{v}||^2} \vec{v}\)
- Le produit scalaire est commutatif : \(\vec{u} \cdot \vec{v} = \vec{v} \cdot \vec{u}\)
- Le produit vectoriel est anticommutatif : \(\vec{u} \wedge \vec{v} = -\vec{v} \wedge \vec{u}\)
- Le produit vectoriel est distributif par rapport à l'addition
- Le produit vectoriel de deux vecteurs colinéaires est nul
- Le produit scalaire de deux vecteurs orthogonaux est nul