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v1 · padrão canônico

Leçon 26 — Vecteurs dans le plan

Vecteur comme objet avec module, direction et sens. Addition, multiplication par un scalaire, décomposition.

Used in: 1.º ano do EM (15–16 anos) · Equiv. Math I japonês §A — Vetores · Equiv. Klasse 11 alemã — Vektoren

v=(v1,v2),v=v12+v22,u+v=(u1+v1,u2+v2)\vec{v} = (v_1, v_2), \quad |\vec{v}| = \sqrt{v_1^2 + v_2^2}, \quad \vec{u} + \vec{v} = (u_1+v_1, u_2+v_2)
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Vecteurs dans ℝ²

Opérations

  • Somme : u+v=(u1+v1,u2+v2)\vec u + \vec v = (u_1 + v_1, u_2 + v_2).
  • Scalaire : αv=(αv1,αv2)\alpha \vec v = (\alpha v_1, \alpha v_2).
  • Soustraction : uv=(u1v1,u2v2)\vec u - \vec v = (u_1 - v_1, u_2 - v_2).

Module (norme)

v=v12+v22|\vec v| = \sqrt{v_1^2 + v_2^2}

Vecteur unitaire

v^=v/v\hat v = \vec v / |\vec v| a module 1. Versor.

Vecteurs canoniques

ı^=(1,0)\hat\imath = (1, 0), ȷ^=(0,1)\hat\jmath = (0, 1). Tout vecteur : v=v1ı^+v2ȷ^\vec v = v_1 \hat\imath + v_2 \hat\jmath.

Propriétés

  • Commutative : u+v=v+u\vec u + \vec v = \vec v + \vec u.
  • Associative : (u+v)+w=u+(v+w)(\vec u + \vec v) + \vec w = \vec u + (\vec v + \vec w).
  • Identité : 0=(0,0)\vec 0 = (0, 0), v+0=v\vec v + \vec 0 = \vec v.
  • Opposé : v+(v)=0\vec v + (-\vec v) = \vec 0.
  • Distributive : α(u+v)=αu+αv\alpha(\vec u + \vec v) = \alpha \vec u + \alpha \vec v.

Ces 8 propriétés caractérisent un espace vectoriel — vu formellement en algèbre linéaire (Trim 12).

Règle du parallélogramme

u+v\vec u + \vec v est la diagonale du parallélogramme formé par u\vec u et v\vec v.

Exercise list

32 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 10Challenge 2
  1. Ex. 26.1Application
    Calculez (3,4)+(1,2)(3, 4) + (1, 2).
  2. Ex. 26.2Application
    Calculez 2(3,1)2 \cdot (3, -1).
  3. Ex. 26.3Application
    Calculez (5,7)(2,3)(5, 7) - (2, 3).
  4. Ex. 26.4Application
    Module de (3,4)(3, 4).
  5. Ex. 26.5Application
    Module de (5,12)(5, -12).
  6. Ex. 26.6ApplicationAnswer key
    Vecteur unitaire dans la direction de (6,8)(6, 8).
  7. Ex. 26.7Application
    Pour u=(1,2)\vec u = (1, 2), v=(3,1)\vec v = (3, -1) : calculez u+v\vec u + \vec v, 2uv2\vec u - \vec v, u+v|\vec u + \vec v|.
  8. Ex. 26.8ApplicationAnswer key
    Montrez que (3,4)(3, 4) et (3,4)(-3, -4) sont opposés.
  9. Ex. 26.9Application
    Décomposez v=(5,5)\vec v = (5, 5) dans la base canonique (ı^,ȷ^)(\hat\imath, \hat\jmath).
  10. Ex. 26.10Application
    Vecteur de même module que (3,4)(3, 4) mais de direction opposée.
  11. Ex. 26.11Application
    Vecteur de module 10 dans la direction de (3,4)(3, 4).
  12. Ex. 26.12ApplicationAnswer key
    Trouvez v\vec v tel que v+(2,1)=(5,7)\vec v + (2, -1) = (5, 7).
  13. Ex. 26.13Application
    Montrez αv=αv|\alpha \vec v| = |\alpha| |\vec v| pour αR\alpha \in \mathbb{R}.
  14. Ex. 26.14Application
    Vecteur de A=(1,2)A = (1, 2) à B=(5,8)B = (5, 8) est AB\vec{AB}. Calculez.
  15. Ex. 26.15ApplicationAnswer key
    Triangle A=(0,0)A = (0,0), B=(4,0)B = (4,0), C=(2,3)C = (2, 3). Calculez AB\vec{AB}, BC\vec{BC}, CA\vec{CA} et montrez qu'ils somment à zéro.
  16. Ex. 26.16ApplicationAnswer key
    Vecteur unitaire dans la direction de l'axe yy positif : ȷ^=(0,1)\hat\jmath = (0, 1).
  17. Ex. 26.17Application
    Pour u=(4,3)\vec u = (4, 3), calculez un vecteur perpendiculaire de même module. (Rép : (3,4)(-3, 4) ou (3,4)(3, -4).)
  18. Ex. 26.18Application
    Pour quel kk a-t-on (k,3)=5|(k, 3)| = 5 ?
  19. Ex. 26.19Application
    Déterminez α,β\alpha, \beta tels que α(1,0)+β(0,1)=(3,7)\alpha(1, 0) + \beta(0, 1) = (3, 7).
  20. Ex. 26.20Application
    Combinaison linéaire w=2u3v\vec w = 2\vec u - 3\vec v avec u=(1,2)\vec u = (1,2), v=(1,1)\vec v = (-1, 1).
  21. Ex. 26.21ModelingAnswer key
    En mécanique, force F1=(3,4)\vec F_1 = (3, 4) N et F2=(1,2)\vec F_2 = (-1, 2) N agissent sur un corps. Résultante ?
  22. Ex. 26.22ModelingAnswer key
    Rivière avec courant c=(3,0)\vec c = (3, 0) km/h, bateau avec moteur m=(0,4)\vec m = (0, 4) km/h. Vitesse résultante. Trajectoire s'il quitte la rive ?
  23. Ex. 26.23Modeling
    Pilote à 500 km/h en cap 060°060° NE avec vent 8080 km/h venant de l'est. Vitesse résultante (module et angle).
  24. Ex. 26.24Modeling
    Trajectoire d'avion sous 2 vents consécutifs : v1=(200,100)\vec v_1 = (200, 100) dans le premier segment, v2=(300,50)\vec v_2 = (300, -50) dans le second. Temps de chaque segment : 1h. Position finale ?
  25. Ex. 26.25Modeling
    Dans le routage de paquets dans un réseau, le vecteur de sauts est (lat, long, lat, long, ...) — modélisez 3 sauts consécutifs.
  26. Ex. 26.26Modeling
    Dans les jeux, joueur en (10,20)(10, 20) se déplace avec vitesse (5,3)(5, -3) par seconde. Position à 4 s ?
  27. Ex. 26.27Modeling
    Embeddings en ML : mot "roi" (0.3,0.5,0.2,...)\approx (0.3, 0.5, 0.2, ...), "reine" (0.3,0.6,0.1,...)\approx (0.3, 0.6, 0.1, ...). La distance vectorielle est la proximité sémantique.
  28. Ex. 26.28Modeling
    En GPS, votre position est un vecteur 3D. Le mouvement est un vecteur vitesse. Accélération instantanée rapportée par accéléromètre : vecteur.
  29. Ex. 26.29Modeling
    En statique, 3 câbles tirent le point PP avec des forces F1=(5,0)\vec F_1 = (5, 0), F2=(3,4)\vec F_2 = (-3, 4), F3=(?,?)\vec F_3 = (?, ?). Pour l'équilibre, F3=?\vec F_3 = ?.
  30. Ex. 26.30Modeling
    En robotique 2D, bras avec 2 segments. Premier segment dans la direction u1=(cos30°,sin30°)50\vec u_1 = (\cos 30°, \sin 30°) \cdot 50 cm. Second dans la direction u2\vec u_2. Position finale est u1+u2\vec u_1 + \vec u_2.
  31. Ex. 26.31Challenge
    Montrez que si u+v=0\vec u + \vec v = \vec 0, alors v=u\vec v = -\vec u.
  32. Ex. 26.32ChallengeAnswer key
    Un vecteur v\vec v a module 10 et forme un angle de 60°60° avec l'axe xx positif. Composantes ?

Sources de cette leçon

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

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