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Leçon 21 — Plan cartésien : distance, point milieu

Coordonnées cartésiennes, formule de la distance, point milieu, division d'un segment. Langage géométrique de Descartes (1637).

Used in: 1.º ano EM (15 anos) · Equiv. Math II japonês cap. 2 · Equiv. Algebra & Trigonometry §10

d(P,Q)=(x2x1)2+(y2y1)2d(P, Q) = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Géométrie analytique dans ℝ²

Distance

Pour P=(x1,y1)P = (x_1, y_1), Q=(x2,y2)Q = (x_2, y_2) : d(P,Q)=(x2x1)2+(y2y1)2d(P, Q) = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}

Point milieu

M=(x1+x22,y1+y22)M = \left(\frac{x_1 + x_2}{2}, \frac{y_1 + y_2}{2}\right)

Division d'un segment dans le rapport kk

Pour diviser PQ\overline{PQ} dans le rapport PR/RQ=kPR/RQ = k : R=(x1+kx21+k,y1+ky21+k)R = \left(\frac{x_1 + k x_2}{1 + k}, \frac{y_1 + k y_2}{1 + k}\right)

Calcul d'aires

Aire du triangle de sommets A=(x1,y1)A = (x_1, y_1), B=(x2,y2)B = (x_2, y_2), C=(x3,y3)C = (x_3, y_3) : Aire=12x1(y2y3)+x2(y3y1)+x3(y1y2)\text{Aire} = \frac{1}{2} |x_1(y_2 - y_3) + x_2(y_3 - y_1) + x_3(y_1 - y_2)|

Équivalent à 12detM\frac{1}{2} |\det M|MM est la matrice des vecteurs AB,AC\vec{AB}, \vec{AC}.

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 20Understanding 4Modeling 5Challenge 4Proof 2
  1. Ex. 21.1Application
    d(A,B)d(A, B) pour A=(1,2)A = (1, 2), B=(4,6)B = (4, 6).
  2. Ex. 21.2Application
    dd entre (0,0)(0, 0) et (3,4)(3, 4).
  3. Ex. 21.3Application
    dd entre (2,1)(-2, 1) et (3,4)(3, -4).
  4. Ex. 21.4Application
    Point milieu de (2,5)(2, 5) et (6,9)(6, 9).
  5. Ex. 21.5Application
    Point milieu de (3,2)(-3, 2) et (7,8)(7, -8).
  6. Ex. 21.6Application
    Détermine xx tel que d((x,3),(5,7))=5d((x, 3), (5, 7)) = 5.
  7. Ex. 21.7Application
    Détermine yy tel que (0,y)(0, y) soit à 13 unités de (5,0)(5, 0).
  8. Ex. 21.8ApplicationAnswer key
    Points A=(1,1)A = (1, 1), B=(4,5)B = (4, 5), C=(2,4)C = (-2, 4). Quel est le périmètre du triangle ABCABC ?
  9. Ex. 21.9ApplicationAnswer key
    Montre que A=(1,1)A = (1, 1), B=(4,5)B = (4, 5), C=(5,3)C = (5, -3) forment un triangle rectangle. (Utilise la réciproque de Pythagore.)
  10. Ex. 21.10Application
    Trouve le point PP sur l'axe xx équidistant de (2,5)(2, 5) et (8,1)(8, 1).
  11. Ex. 21.11Application
    Sommets du quadrilatère (0,0),(4,0),(4,3),(0,3)(0,0), (4,0), (4,3), (0,3). Calcule le périmètre.
  12. Ex. 21.12Application
    Détermine si (1,2),(5,2),(5,5),(1,5)(1,2), (5,2), (5,5), (1,5) forment un rectangle.
  13. Ex. 21.13ApplicationAnswer key
    Calcule l'aire du triangle de sommets (0,0),(4,0),(0,3)(0,0), (4,0), (0,3) avec la formule d'aire.
  14. Ex. 21.14ApplicationAnswer key
    Point milieu de (a,b)(a, b) et (c,d)(c, d) — formule générale.
  15. Ex. 21.15ApplicationAnswer key
    Les points (0,0),(6,0),(3,33)(0,0), (6,0), (3, 3\sqrt 3) forment quel type de triangle ?
  16. Ex. 21.16Modeling
    Tu es en (2,3)(2, 3) et veux aller à (8,11)(8, 11). Distance en ligne droite ?
  17. Ex. 21.17Modeling
    Distance de Manhattan (1\ell_1) entre (1,1)(1,1) et (5,4)(5,4). Compare avec l'euclidienne.
  18. Ex. 21.18Modeling
    Dans une ville en grille (Manhattan), distance de taxi entre (0,0)(0,0) et (10,7)(10, 7) ? Distance en ligne droite ?
  19. Ex. 21.19Application
    Trouve le point qui divise (2,3)(10,11)\overline{(2,3)(10,11)} dans le rapport 1:31:3.
  20. Ex. 21.20ApplicationAnswer key
    Centre de gravité du triangle A=(0,0),B=(6,0),C=(0,9)A=(0,0), B=(6,0), C=(0,9).
  21. Ex. 21.21Modeling
    Le GPS rapporte ta position (45,123, 23,456)(45{,}123,\ -23{,}456) (lat, long, en degrés). Ton amie en (45,126, 23,450)(45{,}126,\ -23{,}450). Distance approximative en km ? (Approx. 111 km/degré de latitude.)
  22. Ex. 21.22Modeling
    En ML, deux points x=(1,2,3,4)\mathbf{x} = (1, 2, 3, 4) et y=(5,6,7,8)\mathbf{y} = (5, 6, 7, 8) dans R4\mathbb{R}^4. Distance euclidienne ?
  23. Ex. 21.23ApplicationAnswer key
    Montre que le triangle de sommets (0,0),(4,3),(8,0)(0,0), (4,3), (8,0) est isocèle.
  24. Ex. 21.24Application
    Vérifie que les points (0,0),(6,8),(1,7)(0,0), (6,8), (-1,7) ne sont pas alignés (colinéaires).
  25. Ex. 21.25Application
    La distance de l'origine au point (a,b)(a, b) est a2+b2\sqrt{a^2 + b^2}. Montre-le.
  26. Ex. 21.26Understanding
    Ensemble de points (x,y)(x, y) avec x2+y2=5\sqrt{x^2 + y^2} = 5 — quelle figure ?
  27. Ex. 21.27Understanding
    Points (x,y)(x,y) avec x+y=1|x| + |y| = 1 — quelle figure ?
  28. Ex. 21.28Understanding
    Points équidistants de A=(2,0)A = (-2, 0) et B=(2,0)B = (2, 0) forment quelle droite ?
  29. Ex. 21.29Understanding
    Ensemble de points avec max(x,y)=1\max(|x|, |y|) = 1. (Carré aligné aux axes.)
  30. Ex. 21.30Challenge
    Montre que si trois points sont colinéaires, l'aire du triangle est nulle.
  31. Ex. 21.31Challenge
    Centre du cercle passant par (0,0),(4,0),(0,3)(0,0), (4,0), (0,3) — trouve-le.
  32. Ex. 21.32Challenge
    Plus grand triangle équilatéral inscrit dans un carré de côté 1 — quel côté ?
  33. Ex. 21.33Challenge
    Dans un quadrilatère ABCDABCD, le milieu de AB\overline{AB} est MM, celui de CD\overline{CD} est NN. Montre que MN\overline{MN} a pour milieu = milieu des diagonales. (Théorème de Newton.)
  34. Ex. 21.34Proof
    Démontre la formule de la distance avec Pythagore.
  35. Ex. 21.35ProofAnswer key
    Démontre que le point milieu est équidistant des extrémités.

Sources de cette leçon

Updated on 2026-04-29 · Author(s): Clube da Matemática

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