Version élève → Mathématiques · Lycée professionnel · 1re · Première

Séquence 7 · Vecteurs du plan : coordonnées, norme, somme et colinéarité

Comment représenter une force ou un déplacement, et additionner plusieurs actions qui s'exercent sur un même objet ?

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 : direction, sens, normecoordonnées d'un vecteurnorme d'un vecteursomme de vecteursproduit par un réel, colinéarité

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
Objet défini par une direction, un sens et une norme ; représenté par une flèche.
Coordonnées
AB(xB − xA ; yB − yA).
Norme
‖u‖ = √(x² + y²) dans un repère orthonormé.
Somme
u + v a pour coordonnées (x + x′ ; y + y′) ; relation de Chasles AB + BC = AC.
Produit par un réel
k u a pour coordonnées (kx ; ky).
Colinéarité
u et v sont colinéaires s'il existe k tel que v = k u.

Repères

DateÉvénement
1586Simon Stevin étudie l'équilibre des forces sur un plan incliné.
1687Newton énonce la règle du parallélogramme des forces.
Années 1880Gibbs et Heaviside créent le calcul vectoriel moderne.
Aujourd'huiLes vecteurs servent en mécanique, en navigation et en infographie.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Coordonnées et norme

65 min

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

La question du jour

Comment décrire précisément un déplacement ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Coordonnées d'un vecteur

Un vecteur est défini par une direction, un sens et une norme (longueur). Le vecteur AB va de A vers B. Dans un repère, ses coordonnées sont (xB − xA ; yB − yA) : le déplacement horizontal puis vertical. Deux vecteurs sont égaux s'ils ont les mêmes coordonnées ; opposés si leurs coordonnées sont opposées. Dans un repère orthonormé, la norme de u(x ; y) est √(x² + y²) (théorème de Pythagore).

Document 1 · Le robot d'entrepôt

Situation-problème.

Dans un entrepôt quadrillé (unité : 1 m), un robot part du point A(1 ; 2), va au point B(4 ; 6), puis au point C(10 ; 6).

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

Activité 1 · S'approprier

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Lisez les déplacements.

  1. Coordonnées de AB ?
  2. Coordonnées de BC ?
  3. Coordonnées de BA ?

Ce qui est attendu (6 pts) : S'approprier, réaliser

Activité 2 · Réaliser

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Calculez les normes.

  1. Norme de AB ?
  2. Norme de BC ?
  3. Distance AC en ligne droite ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Analyser, raisonner, réaliser

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez la suite d'instructions du robot (6 lignes) avec les vecteurs, et comparez la longueur du trajet A, B, C avec la distance AC. Pour bien commencer : Le robot se déplace d'abord de… · Le trajet total mesure… · En ligne droite, il parcourrait…

Ce qui est attendu (7 pts) : Valider · Communiquer

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

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

coordonnéesnormeyB − yAy²

Le vecteur AB a pour coordonnées (xB − xA ; _______). La norme de u(x ; y) est √(x² + ______). Deux vecteurs égaux ont les mêmes ___________. Un vecteur a une direction, un sens et une ______.

Séance 2 · Somme et colinéarité

65 min

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

La question du jour

Quelle est la force totale exercée par deux câbles ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Somme de vecteurs

La somme de u(x ; y) et v(x′ ; y′) a pour coordonnées (x + x′ ; y + y′). Géométriquement : on met les vecteurs bout à bout (relation de Chasles AB + BC = AC) ou on construit un parallélogramme. Attention : la norme d'une somme n'est pas la somme des normes, sauf si les vecteurs ont même direction et même sens. Le produit k u a pour coordonnées (kx ; ky). Deux vecteurs sont colinéaires s'il existe un réel k tel que v = k u : ils ont la même direction.

Document 1 · Le levage d'un bloc

Situation-problème.

Sur un chantier, deux câbles tirent un bloc de béton. Les forces, en kilonewtons, ont pour coordonnées F1(3 ; 4) et F2(1 ; −2).

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

Activité 1 · S'approprier

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Additionnez.

  1. Coordonnées de F1 + F2 ?
  2. Norme de F1 + F2 ?
  3. Somme des normes de F1 et F2 ?

Ce qui est attendu (6 pts) : S'approprier, réaliser

Activité 2 · Analyser, raisonner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Étudiez la colinéarité.

  1. u(2 ; 3) et v(6 ; 9) ?
  2. u(2 ; 3) et w(4 ; 5) ?
  3. Quelle force F4 annule F1 ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Analyser, raisonner, réaliser

Activité 3 · Valider, communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez une note de sécurité (6 à 8 lignes) : un technicien pense que deux câbles de 5 kN donnent toujours 10 kN. Utilisez F1(3 ; 4) et F3(4 ; −3) pour le corriger. Pour bien commencer : Les deux forces ont chacune une norme de… · Leur somme vaut… · Il faut donc retenir que…

Ce qui est attendu (7 pts) : Valider · Communiquer

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

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

colinéaireskxnormesy + y′

La somme de u(x ; y) et v(x′ ; y′) a pour coordonnées (x + x′ ; ______). La norme d'une somme n'est pas en général la somme des ______. k u a pour coordonnées (______ ; ky). v = k u signifie que u et v sont ___________.

Fiche à trous · je complète

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

colinéairesnormex² + y²yB − yA

Un vecteur est défini par une direction, un sens et une ______.

Le vecteur AB a pour coordonnées (xB − xA ; _______).

La norme de u(x ; y) est la racine carrée de _______.

Deux vecteurs sont ___________ si l'un est le produit de l'autre par un réel.

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 :