Travail 5 -Laboratoire 15 : Plans et droites Fichier Maple à consulter : Travail5Lab15.mws sur le site du Saut quantique dans la section Dossiers — Logiciels de calcul symbolique (http://www.apsq.org/sautquantique/doss/dlogiciels.html#algebre). Théorème : Étant donné 3 droites gauches quelconques, D1, D2, D3, il existe toujours une quatrième droite D qui coupe les trois droites gauches D1, D2 et D3. (Il en existe une infinité.) Démonstration Soit D1, D2, et D3, trois droites gauches. Soit P un plan contenant contenant la droite D1 et P est non parallèle à D2 ni à D3, (il y en a une infinité). Remarque : En faisant tourner un plan contenant D1, autour de la droite D1, on obtient une infinité de plans dont un seul est // à D2 et un seul est // à D3. Soit P2, le point de percée de D2 avec P. Soit P3, le point de percée de D3 avec P. Les droites P2P3 et D1 sont dans le plan P. Si P2P3 coupe D1 alors c'est la droite cherchée sinon P2P3 est // D1. Si P2P3 est // D1 (1) alors soit Q un autre plan contenant D1 et non parallèle à D2 ni à D3 Soit P'2, le point de percée de D2 avec Q. Soit P'3, le point de percée de D3 avec Q Les droites P'2P'3 et D1 sont dans le plan Q. Si P'2P'3 coupe D1 alors c'est la droite cherchée sinon P'2P'3 est // D1. Montrons que P'2P'3 ne peut pas être // D1 Preuve par l'absurde (par contradiction) Supposons que P'2P'3 est // D1 (2) De (1) et (2) On a P2P3 est // D1 et P'2P'3 est // D1 donc P'2P'3 est // P2P3 Ces 2 droites // sont contenues dans un plan R et donc les 4 points P2, P3, P'2 et P'3 sont dans ce plan R. Conclusion : Les droites D2 et D3 sont dans le plan R car D2 y a ses 2 points P2 et P'2 et D3 ses points P3 et P'3. On aurait alors D2 et D3 sont concourantes ou parallèles, ce qui contredit que ce sont 2 droites gauches. Exercices No 1) Soit les 3 droites gauches suivantes : D1 : x = 3 - 7r, y = -2 + 8r, z = 10 - 2r D2 : x = 3 - 5k, y = 8 - 3k, z = 11 + 8k D3 passe par les points A(2,7,0) et B(-3,11,-9) Trouver une droite D qui coupe ces 3 droites gauches. Donner les 3 points d'intersection de la droite D avec D1, D2 et D3, A) en utilisant la méthode de preuve de la démonstration ci-haut, B) en utilisant la commande solve. No 2) Si on enlève le mot « gauches » de l'énoncé du théorème plus haut, on obtient l'énoncé faux suivant : Étant donné 3 droites quelconques, D1, D2, D3, il existe toujours une quatrième droite D qui coupe les trois droites D1, D2 et D3. Activité 10 — Laboratoires d’algèbre linéaire utilisant Maple Activité réalisée au Collège Bois-de-Boulogne par Claude Saint-Hilaire, éditée par le Saut quantique. 1 Trouver un contre-exemple à cet énoncé faux. No 3) Étant donné 4 droites gauches, D1, D2, D3, D4 il existe toujours une cinquième droite D qui coupe les quatre droites D1, D2,D3 et D4. Cet énoncé est faux. Prouvez que les 4 droites suivantes en sont un contre-exemple. D1 est l'axe des z D2 passe pas le point P2(1,0,1) et est // à l'axe des y D3 passe pas le point P3(0,1,0) et est // à l'axe des x D4 passe par les points A(1,0,0) et B(0,1,1) No 4) Trouver 4 droites gauches, D1, D2, D3, D4 pour lesquelles il existe une cinquième droite D qui coupe ces quatre droites gauches. Activité 10 — Laboratoires d’algèbre linéaire utilisant Maple Activité réalisée au Collège Bois-de-Boulogne par Claude Saint-Hilaire, éditée par le Saut quantique. 2