Version élève → Mathématiques · Lycée général · 2de · Seconde

Séquence 9 · Droites du plan : équations, pente et intersection

Comment décrire une droite par une équation, et trouver par le calcul le point où deux trajectoires se croisent ?

Bonjour !

Dans cette séquence de mathématiques, tu vas chercher à répondre à la grande question écrite en haut de la page. Elle se fait en 2 séances. Pour chaque séance : lis la consigne, étudie les documents, réponds aux questions sur ta feuille ou sur l'ENT, puis recopie l'essentiel dans ton cahier. Tu peux imprimer cette page avec le bouton « Imprimer ».

À la fin, je serai capable de :

Les mots importants

vecteur directeuréquation cartésienne ax + by + c = 0équation réduite y = mx + p, droite x = kpente (coefficient directeur), ordonnée à l'originedroites parallèles, sécantes, point d'intersection

Ressources de la séquence

Les notions, les repères et les pistes pour aller plus loin, utiles pour toutes les séances.

Les notions à maîtriser

Vecteur directeur
Vecteur non nul dont la direction est celle de la droite.
Équation cartésienne
Toute droite a une équation ax + by + c = 0 avec (a ; b) ≠ (0 ; 0) ; (−b ; a) est un vecteur directeur.
Équation réduite
y = mx + p pour une droite non parallèle à l'axe des ordonnées, x = k sinon.
Pente
m = (y_B − y_A)/(x_B − x_A) : quand x augmente de 1, y augmente de m.
Parallélisme
Deux droites d'équations réduites sont parallèles si et seulement si elles ont la même pente.
Intersection
Le point commun à deux droites sécantes s'obtient en résolvant le système formé par leurs équations.

Repères

DateÉvénement
vers 1636Fermat montre qu'une équation du premier degré à deux inconnues représente une droite.
1637Descartes publie La Géométrie, en appendice du Discours de la méthode.
1799Monge publie sa Géométrie descriptive, base du dessin technique.
1844Grassmann généralise la notion de direction avec les vecteurs.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Équations de droites

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Comment décrire une droite par une relation entre x et y ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Équation cartésienne et équation réduite

Un vecteur directeur d'une droite est un vecteur non nul qui en donne la direction. Un point M(x ; y) est sur la droite passant par A et dirigée par u si et seulement si AM et u sont colinéaires : det(AM, u) = 0. On obtient une équation cartésienne ax + by + c = 0 ; le vecteur (−b ; a) dirige la droite. Si b ≠ 0, on isole y : y = mx + p (équation réduite) ; m est la pente et p l'ordonnée à l'origine. Avec deux points A et B : m = (y_B − y_A)/(x_B − x_A), puis p avec les coordonnées de A. Une droite parallèle à l'axe des ordonnées a une équation x = k. Pour tracer, on place deux points.

Document 1 · La rampe d'accès

Situation-problème.

Un architecte dessine une rampe pour fauteuils roulants dans un repère (unités : mètres). Elle part du point A(0 ; 0) et arrive au point B(12 ; 0,6). La réglementation impose une pente inférieure ou égale à 5 % pour une rampe de cette longueur.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Calculez.

  1. Pente de la droite (AB) ?
  2. Équation réduite de (AB) ?
  3. À quelle hauteur est la rampe à 8 m du départ ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Résultats justes et justifiés

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Déterminez une équation.

  1. Droite passant par C(1 ; 4) et D(3 ; −2).
  2. Droite passant par E(2 ; 1) de vecteur directeur u(4 ; 2).
  3. Droite passant par F(−1 ; 5) de pente 2.

Ce qui est attendu (7 pts) : Méthode et résultats

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez la vérification réglementaire (6 à 8 lignes) : la rampe dessinée respecte‑t‑elle la pente maximale ? Quelle longueur horizontale faudrait‑il pour monter 0,8 m avec une pente de 5 % ? Pour bien commencer : La pente de la rampe se calcule… · Elle est donc… à la limite autorisée. · Pour une hauteur de 0,8 m, …

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Rédaction

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

directeuroriginepenteréduite

Une droite non parallèle à l'axe des ordonnées a une équation _______ y = mx + p. m est la ______ et p l'ordonnée à l'_______. Si ax + by + c = 0 est une équation de la droite, (−b ; a) est un vecteur _________.

Séance 2 · Droites parallèles, droites sécantes

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Où et quand deux trajectoires se croisent‑elles ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Position relative et systèmes

Deux droites d'équations réduites y = mx + p et y = m'x + p' sont parallèles si et seulement si m = m' (confondues si de plus p = p'). Sinon, elles sont sécantes en un unique point dont les coordonnées vérifient les deux équations : on résout mx + p = m'x + p', puis on calcule y. Plus généralement, deux droites sont parallèles si et seulement si leurs vecteurs directeurs sont colinéaires (déterminant nul). L'intersection de deux droites traduit souvent un seuil : prix égal, rencontre de deux mobiles, équilibre entre offre et demande.

Document 1 · Deux cyclistes

Situation-problème.

Sur une route rectiligne, Lina part à 9 h du kilomètre 0 et roule à 18 km/h. Malo part à 9 h du kilomètre 30 et roule vers elle à 12 km/h. On note t le temps en heures depuis 9 h et d la position en km.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · Chercher

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Modélisez.

  1. Équations des positions d_L(t) et d_M(t) ?
  2. Quand se croisent‑ils ?
  3. Où ?

Ce qui est attendu (6 pts) : Résultats justes et justifiés

Activité 2 · S'entraîner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Étudiez la position relative.

  1. y = 3x − 1 et y = 3x + 4 ?
  2. y = 2x + 1 et y = −x + 7 ?
  3. x − 2y + 3 = 0 et y = 0,5x + 1 ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Méthode et résultats

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez la réponse à la question « À quelle heure et où les cyclistes se croisent‑ils ? » (6 à 8 lignes), avec le graphique GeoGebra des deux droites et une vérification. Pour bien commencer : On modélise chaque trajet par… · Les droites se coupent au point… · Les cyclistes se croisent donc…

Ce qui est attendu (7 pts) : Raisonnement · Rédaction

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

parallèlessécantesyéquation

Deux droites d'équations réduites sont __________ si elles ont la même pente. Sinon elles sont ________ en un unique point. Pour trouver ce point, on résout l'________ mx + p = m'x + p' puis on calcule ______.

Fiche à trous · je complète

Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).

directeurmx + ppente

Une droite non parallèle à l'axe des ordonnées a une équation réduite de la forme y = ______.

Le nombre m est la ______ ou coefficient directeur de la droite.

Deux droites d'équations réduites sont parallèles si elles ont la même ______.

Le vecteur de coordonnées (−b ; a) est un vecteur _________ de la droite d'équation ax + by + c = 0.

Ce que j'ai appris

Les 3 idées que je retiens :
Une méthode ou une formule que je veux retenir :
Ce qui reste difficile pour moi / ma question pour le professeur :