Géométrie

G4 - équations cartésiennes de droites

On se place dans un repère orthonormé (O,i,j) du plan.
Code source (modification) :
Mémorisation 0x - Réussite 0/0
Qu'est-ce qu'un vecteur directeur d'une droite ?
C'est une vecteur non nul dont la direction est celle de la droite.

1. Rappels

Définition : On appelle vecteur directeur de la droite d tout vecteur non nul u dont la direction est celle de la droite d.
Propriété : Soit d la droite de vecteur directeur u et passant par un point A.
Un point M appartient à la droite d si et seulement si les vecteurs AM et u sont colinéaires.

2. Equation cartésienne

A quelle condition sur ses coordonnées un point appartient-il à une droite ?

Soit d la droite passant par le point A(2;1) et de vecteur directeur u(54).
Un point M(x;y) appartient à la droite d ⇔ les vecteurs AM et u sont colinéaires.

⇔ les coordonnées de AM(x+2y1) et u(54) sont proportionnelles.
5(y1)=(4)(x+2)
5y5=4x8
4x+5y+3=0

Cette condition est appelée une équation cartésienne de la droite d.

2.1. Propriété

Toute droite d admet une équation de la forme ax+by+c=0, appelée équation cartésienne de d.
De plus, le vecteur u(ba) est un vecteur directeur de d.

2.2. Méthodes

Savoir-faire :
Déterminer une équation cartésienne de droite ...
  • à partir de deux points de la droite.
  • à partir d'un point et d'un vecteur directeur de la droite.
  • à partir d'un point et du coefficient directeur de la doroite.
Utiliser une équation cartésienne de droite pour déterminer ...
  • les coordonnées d'un vecteur directeur d'une droite.
  • les coordonnées d'un point de la droite.
  • Tracer la droite dans un repère.
Lien vers les exercices en ligne
  1. Déterminer les coordonnées d'un point appartenant à une droite d'équation donnée.
  2. Déterminer un vecteur directeur avec une équation cartésienne
  3. Déterminer une équation cartésienne de droite à partir d'un point et d'un vecteur directeur
  4. Déterminer une équation cartésienne de droite à partir de deux points
  5. Déterminer une équation cartésienne à partir d'un point et de la pente

2.1.1. Déterminer une équation cartésienne de droite

Soit d la droite passant par le point A(2;1) et de vecteur directeur u(54).
  • u(54)=(ba) vecteur directeur de d donc d a pour équation 4x+5y+c=0
  • A(2;1)d donc ses coordonnées vérifient l’équation 4×(2)+5×1+c=0 ainsi 3+c=0 soit c=3.

Conclusion : d a pour équation 4x+5y+3=0

Remarque : Une droite a une infinité d’équations cartésiennes.

Il suffit de multiplier les coefficients a,b,c par un même réel non nul pour obtenir une autre équation cartésienne équivalente.
Dans l’exemple précédent, 4x5y3=0 et 12x+15y+9=0 sont d’autres équations cartésiennes de la droite d.

Voici la représentation graphique d'une droite.
  1. Déterminer les coordonnées d'un point de la droite.
  2. Déterminer les coordonnées d'un vecteur directeur de la droite.
  3. Déterminer une équation de la droite.
  1. A(1;3)d
  2. AB(23) est un vecteur directeur de la droite d
    • AB(23)=(ba) est un vecteur directeur de la droite d donc d a une équation de la forme 3x+2y+c=0
    • A(1;3)d donc ses coordonnées vérifient cette équation : 3×1+2×(3)+c=0 ainsi 3+c=0 soit c=3.

    Conclusion : d a pour équation 3x+2y+3=0

2.2.2. Utiliser une équation cartésienne de droite

On considère la droite d d'équation 3x4y+8=0
    1. Les points A(4;5) et B(2;3) appartiennent-ils à d ?
    2. Le point C d'abscisse 0 appartient à d. Quelle est son ordonnée ?
    3. Déterminer les coordonnées d'un autre point de la droite d.
  1. Déterminer un vecteur directeur de la droite d.
  2. Tracer la droite d dans un repère du plan.
      • 3×44×5+8=1220+8=0
        Les coordonnées de A vérifient l'équation de d donc A(4;5)d
      • 3×24×3+8=612+8=20
        Les coordonnées de B ne vérifient pas l'équation de d donc B(2;3)d

    1. C(0;y)d donc ses coordonnées vérifient l'équation de d
      3×04×y+8=0 ainsi 4×y+8=0 soit y=84=2 donc C(0;2)

    2. On choisit une abscisse x et on cherche une ordonnée y pour laquelle l'équation de d est vérifiée.
      Si x=4 alors 3×(4)4×y+8=0 ainsi 4×y4=0 soit y=44=1 donc E(4;1)d
  1. La droite d a une équation de la forme ax+by+c=0 avec a=3 et b=4 donc u(ba)=(43) est un vecteur directeur de d
  1. C(0;2)d et u(43) vecteur directeur de d.
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