∑ Mathématiques Seconde Générale · Chapitre 13

Droites du plan et systèmes

Équations de droites, coefficient directeur, droites parallèles, vecteur directeur et systèmes de deux équations à deux inconnues.

1. Équation réduite d'une droite

Propriété

Toute droite non parallèle à l'axe des ordonnées a une équation réduite $y = mx + p$ : $m$ est le coefficient directeur et $p$ l'ordonnée à l'origine. Une droite parallèle à l'axe des ordonnées a une équation $x = c$.

Propriété · Coefficient directeur

Si $A(x_A\,;\,y_A)$ et $B(x_B\,;\,y_B)$ sont sur la droite ($x_A \neq x_B$) : $m = \dfrac{y_B - y_A}{x_B - x_A}$.

-1123456-11234560xyx = 4y = 4,5y = x + 1y = x ? 2
Deux droites parallèles (même coefficient directeur 1), une droite verticale x = 4 et une droite horizontale y = 4,5.

Propriété · Parallélisme

Deux droites d'équations $y = mx + p$ et $y = m'x + p'$ sont parallèles si et seulement si $m = m'$.

2. Équation cartésienne et vecteur directeur

Définition

Un vecteur directeur d'une droite $d$ est un vecteur non nul $\vec{u}$ dont la direction est celle de $d$ : si $A, B \in d$, $\overrightarrow{AB}$ est un vecteur directeur.

Propriété

Toute droite a une équation cartésienne $ax + by + c = 0$ (avec $(a\,;\,b) \neq (0\,;\,0)$), et $\vec{u}\begin{pmatrix} -b \\ a \end{pmatrix}$ est un vecteur directeur. La droite $y = mx + p$ a pour vecteur directeur $\begin{pmatrix} 1 \\ m \end{pmatrix}$.

Méthode · Trouver une équation cartésienne

Droite passant par $A(1\,;\,2)$ de vecteur directeur $\vec{u}\begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix}$ : $M(x\,;\,y) \in d \iff \det(\overrightarrow{AM}, \vec{u}) = 0 \iff 1 \times (x - 1) - 3(y - 2) = 0 \iff x - 3y + 5 = 0$.

3. Systèmes de deux équations

Définition

Résoudre un système de deux équations linéaires à deux inconnues revient à chercher le point d'intersection de deux droites. Il y a une solution (droites sécantes), aucune (droites parallèles distinctes) ou une infinité (droites confondues).

Méthode · Par substitution

$\begin{cases} y = 2x - 1 \\ 3x + y = 9 \end{cases}$ : on remplace $y$ : $3x + 2x - 1 = 9$, $x = 2$, puis $y = 3$. $S = \{(2\,;\,3)\}$.

Méthode · Par combinaison

$\begin{cases} 2x + 3y = 12 \\ 2x - y = 4 \end{cases}$ : on soustrait : $4y = 8$, $y = 2$, puis $2x = 6$, $x = 3$.

123456-11234560xy(3 ; 2)2x + 3y = 122x ? y = 4
La solution du système est le point d'intersection des deux droites.

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Exercices corrigés

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1

Lire une équation

★☆☆

Donner le coefficient directeur et l'ordonnée à l'origine : $y = -2x + 7$ ; $y = \dfrac{x}{3}$ ; $y = 5$.

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2

Équation par deux points

★☆☆

Déterminer l'équation réduite de la droite $(AB)$ avec $A(1\,;\,3)$ et $B(3\,;\,7)$.

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3

Droite verticale

★☆☆

Donner une équation de la droite passant par $A(-2\,;\,5)$ et $B(-2\,;\,1)$.

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4

Point sur une droite

★☆☆

Les points $A(2\,;\,1)$ et $B(-1\,;\,-8)$ appartiennent-ils à la droite $d : y = 3x - 5$ ?

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5

Parallèle passant par un point

★★☆

Déterminer l'équation réduite de la parallèle à $y = -x + 4$ passant par $C(3\,;\,5)$.

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6

Droites parallèles ?

★☆☆

Les droites $d_1 : y = 0{,}5x + 2$ et $d_2 : 2y - x = 6$ sont-elles parallèles ? Confondues ?

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7

Tracer une droite

★☆☆

Tracer la droite d'équation $y = -\dfrac{2}{3}x + 4$ en utilisant l'ordonnée à l'origine et le coefficient directeur.

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8

Équation cartésienne

★★☆

Déterminer une équation cartésienne de la droite passant par $A(2\,;\,-1)$ de vecteur directeur $\vec{u}\begin{pmatrix} 4 \\ 3 \end{pmatrix}$.

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9

Vecteur directeur

★☆☆

Donner un vecteur directeur de $d_1 : 2x - 5y + 1 = 0$ et de $d_2 : y = 4x - 3$.

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10

Passer d'une forme à l'autre

★★☆

Donner l'équation réduite de la droite $3x + 2y - 8 = 0$.

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11

Système par substitution

★☆☆

Résoudre $\begin{cases} x = 3y - 2 \\ 2x + y = 10 \end{cases}$.

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12

Système par combinaison

★★☆

Résoudre $\begin{cases} 3x + 2y = 7 \\ 5x - 2y = 9 \end{cases}$.

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13

Système sans solution

★★☆

Résoudre $\begin{cases} x + 2y = 3 \\ 2x + 4y = 5 \end{cases}$. Interpréter graphiquement.

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14

Intersection de deux droites

★★☆

Déterminer le point d'intersection des droites $y = 3x - 1$ et $y = -2x + 9$.

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15

Places de concert

★★☆

Au concert, $150$ places ont été vendues pour $2\,520$ €. Une place adulte coûte $20$ € et une place enfant $12$ €. Combien de places de chaque sorte ?

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16

Mélange de cafés

★★★

On mélange un café à $12$ €/kg et un café à $18$ €/kg pour obtenir $30$ kg à $14$ €/kg. Quelles masses faut-il de chacun ?

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17

Alignement et droite

★★☆

$A(-1\,;\,4)$, $B(2\,;\,-2)$. Déterminer l'équation de $(AB)$ puis vérifier si $C(4\,;\,-6)$ est aligné avec $A$ et $B$.

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18

Droites et paramètre

★★★

Pour quelle valeur de $k$ les droites $d_1 : y = (k - 1)x + 3$ et $d_2 : y = 2x - 5$ sont-elles parallèles ?

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19

Médiane d'un triangle

★★★

$A(0\,;\,4)$, $B(-2\,;\,0)$, $C(6\,;\,0)$. Déterminer l'équation de la médiane issue de $A$.

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20

Deux tarifs

★★☆

Location de vélo : tarif A : $2$ € de l'heure + $10$ € ; tarif B : $4$ € de l'heure. Écrire les deux fonctions, puis déterminer par un système la durée pour laquelle les tarifs sont égaux.

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