Produit scalaire :
I - Angles orientés d’un couple de vecteurs non nuls :
Soient
u
et
v
deux vecteurs non nuls.
• OM
 
est le représentant d'origine O de u
.
• ON
 
est le représentant d'origine O de v
.
•
C
est le cercle trigonométrique de centre O.
• OM
⎡
⎣
⎢⎤
⎦
⎥ coupe C en M'.
• ON
⎡
⎣
⎢⎤
⎦
⎥ coupe C en N'.
• Les mesures de l'arc orienté MN'
sont aussi
les mesures de l'angle u
; v
( )
.
II - Produit scalaire de deux vecteurs :
A) Définition :
Soient
u
et
v
deux vecteurs du plan, on appelle le produit scalaire de
u
par
v
le nombre réel
noté
u
⋅v
défini par :
u
⋅v
=
0 si u
=0
ou si v
=0
u
×v
×cos u
; v
( )
si u
≠0
et v
≠0
⎧
⎨
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎪
Exemples :
• u
=3 ; v
=4 ; u
; v
( )
=π
6
⇒u
⋅v
=3×4×cos π
6
⎛
⎝
⎜
⎜
⎜
⎜
⎞
⎠
⎟
⎟
⎟
⎟
⇒u
⋅v
=6 3
Lefebvre Corentin
Produit scalaire
- 1 -
• u
=5 ; v
=3
2 ; u
; v
( )
=4π
3
⇒u
⋅v
=−15
4
• u
=4 ; v
=2 ; u
; v
( )
=π
2
⇒u
⋅v
=0
Remarque :
u
⋅v
=0⇔u
×v
×cos u
; v
( )
=0
⇔u
=0 ou v
=0 ou cos u
; v
( )
=0
⇔u
=0
ou v
=0
ou u
v
.
B) Règles de calculs :
Propriétés : Soient
u
,
v
et
trois vecteurs et soient a et b deux réels :
1) u
⋅v
=v
⋅u
2) u
⋅v
+w
( )
=u
⋅v
+u
⋅w
3) au
( )
⋅bv
( )
=ab
( )
×u
⋅v
( )
4) u
2
=u
2
5) u
+v
2
=u
+v
( )
2
=u
2
+2u
⋅v
+v
2
=u
2
+2u
⋅v
+v
2
6) u
−v
2
=u
−v
( )
2
=u
2
−2u
⋅v
+v
2
=u
2
−2u
⋅v
+v
2
7) u
+v
( )
⋅u
−v
( )
=u
2
−v
2
=u
2
−v
2
Lefebvre Corentin
Produit scalaire
- 2 -
Démonstration :
1) u
⋅v
=u
×v
×cos u
; v
( )
v
⋅u
=v
×u
×cos v
; u
( )
v
; u
( )
=−u
; v
( )
mais cos v
; u
( )
=cos u
; v
( )
4) u
2
=u
⋅u
=u
×u
×cos u
; u
( )
=u
2
×1
=u
2
En particulier, pour 4) :
AB
2
=AB
 
⋅AB
 
=AB
2
=AB2
En particulier, pour 5) :
• u
+v
2
≠u
2
+v
2
.
• Si u
v
alors u
⋅v
=0, donc u
+v
2
=u
2
+v
2
on retrouve le théorème de Pythagore.
Lefebvre Corentin
Produit scalaire
- 3 -
III - Formules analytiques :
Le plan est muni d’un repère orthonormal
O ; i
; j
( )
, Soient
u
x ; y
( )
et
v
x' ; y'
( )
.
Théorème :
1) u
⋅v
=xx '+yy '.
2) u
=x2+y2.
3) Si A a pour coordonnées xA ; yA
( )
et B xB ; yB
( )
alors AB
 
⋅AB
 
=AB
2
=AB 2
=AB2=xB−xA
( )
2+yB−yA
( )
2.
Corollaire :
u
v
⇔u
⋅v
=0⇔xx '+yy '=0
u
/ /v
⇔xy '−x'y=0
Démonstration :
1) u
⋅v
=xi
+y j
( )
⋅x'i
+y'j
( )
u
⋅v
=xx 'i
⋅i
+xy 'i
⋅j
+yx 'j
⋅i
+yy 'j
⋅j
Or,
i
⋅i
=i
2
=i
2
=1
j
⋅j
=j
2
=j
2
=1
i
⋅j
=j
⋅i
=0 car i
j
⎧
⎨
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
Donc u
⋅v
=xx '+yy '
Lefebvre Corentin
Produit scalaire
- 4 -
IV - Applications du produit scalaire :
A) La relation d’Al Kashi :
Théorème :
On a :
a2=b2+c2−2bc cos A
( )
b2=a2+c2−2ac cos B
( )
c2=b2+a2−2ab cos C
( )
⎧
⎨
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
Démonstration :
BC
 
=BA
 
+AC
 
BC
 
=AC
 
−AB
 
BC
2
=AC
 
−AB
 
( )
2
BC2=AC2−2AC
 
⋅AB
 
+AB2
BC2=AC2−2AC×AB×cos A
( )
+AB2
a2=b2+c2−2bc cos A
( )
Remarque : Si le triangle ABC est rectangle en A :
a2=b2+c2−2bc cos A
( )
or, cos A
( )
=0
, d’où
a2=b2+c2
, on retrouve le théorème de
Pythagore.
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Produit scalaire
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