DROITES ET CERCLES

Exercices

Exercice 1 : Vecteurs normaux et orthogonalité

Dans un repère orthonormé, répondre aux 5 questions suivantes :

  • 1. Les vecteurs $\overrightarrow{u}\displaystyle\binom{2}{-3}$ et $\overrightarrow{v}\displaystyle\binom{3}{2}$ sont-ils orthogonaux ?
  • 2. Déterminer le réel $k$ pour que les vecteurs $\overrightarrow{u}\displaystyle\binom{k}{4}$ et $\overrightarrow{v}\displaystyle\binom{2}{-5}$ soient orthogonaux.
  • 3. Donner les coordonnées d'un vecteur normal $\overrightarrow{n}$ à la droite dont un vecteur directeur est $\overrightarrow{d}\displaystyle\binom{-1}{4}$.
  • 4. Le vecteur $\overrightarrow{n}\displaystyle\binom{1}{2}$ est-il un vecteur normal à la droite $(AB)$ avec $A(1; 1)$ et $B(3; 0)$ ?
  • 5. Soit $(d)$ la droite d'équation cartésienne $3x - y + 2 = 0$. Donner un vecteur normal à $(d)$.

Exercice 2 : Équation cartésienne avec vecteur normal

Déterminer une équation cartésienne de la droite $(d)$ passant par le point $A$ et admettant le vecteur $\overrightarrow{n}$ comme vecteur normal dans les 5 cas suivants :

  • 1. $A(2; -1)$ et $\overrightarrow{n}\displaystyle\binom{3}{4}$
  • 2. $A(0; 3)$ et $\overrightarrow{n}\displaystyle\binom{-1}{2}$
  • 3. $A(-5; -2)$ et $\overrightarrow{n}\displaystyle\binom{1}{-1}$
  • 4. $A(4; 0)$ et $\overrightarrow{n}\displaystyle\binom{0}{5}$
  • 5. $A(1; 1)$ et $\overrightarrow{n}\displaystyle\binom{2}{0}$

Exercice 3 : Équation cartésienne d'un cercle

Déterminer une équation cartésienne du cercle de centre $K$ et de rayon $r$ dans les 5 cas suivants :

  • 1. $K(0; 0)$ et $r = 5$
  • 2. $K(2; -3)$ et $r = 4$
  • 3. $K(-1; 4)$ et $r = \sqrt{3}$
  • 4. $K(3; 0)$ et $r = 1$
  • 5. $K(-2; -2)$ et $r = 2\sqrt{2}$

Exercice 4 : Appartenance et caractéristiques

Répondre aux 5 questions suivantes en justifiant à l'aide des équations :

  • 1. Soit $(d)$ d'équation $2x - 5y + 1 = 0$. Le point $A(2; 1)$ appartient-il à $(d)$ ?
  • 2. Le point $B(3; 4)$ appartient-il au cercle d'équation $(x - 1)^2 + (y - 2)^2 = 8$ ?
  • 3. Quel est le centre $K$ et le rayon $r$ du cercle d'équation $(x + 3)^2 + (y - 5)^2 = 9$ ?
  • 4. Donner les coordonnées d'un vecteur normal $\overrightarrow{n}$ et d'un point $P$ de la droite d'équation $-x + 4y - 8 = 0$.
  • 5. Le cercle de centre $K(1; -1)$ et de rayon $r=5$ passe-t-il par l'origine du repère $O(0; 0)$ ?

Exercice 5 : Synthèse - Cercle et tangente

Dans un repère orthonormé, on considère le cercle $\mathcal{C}$ de centre $K(1; 2)$ et de rayon $r=5$.

  • 1. Vérifier par le calcul que le point $A(4; 6)$ appartient au cercle $\mathcal{C}$.
  • 2. Calculer les coordonnées du vecteur $\overrightarrow{KA}$.
  • 3. La tangente $(T)$ au cercle $\mathcal{C}$ en $A$ est la droite passant par $A$ et dont $\overrightarrow{KA}$ est un vecteur normal. En déduire une équation cartésienne de la droite $(T)$.
  • 4. Le point $B(-4; 12)$ appartient-il à la tangente $(T)$ ?
  • 5. Calculer la distance $KB$. Que peut-on en déduire pour la position du point $B$ par rapport au cercle $\mathcal{C}$ ?