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Vecteurs et repère

المتجهات والإحداثيات

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Cours complet

Contenu du cours

1. Notion de vecteur

Un vecteur est un objet mathématique qui possède trois caractéristiques :

  • Une direction : la droite sur laquelle il est porté.
  • Un sens : l'orientation sur cette droite (de A vers B).
  • Une norme (longueur) : la mesure de sa longueur, notée .

Le vecteur a pour origine A et pour extrémité B. On dit que A et B sont deux points du plan.

2. Vecteurs égaux et vecteur nul

Deux vecteurs sont égaux s'ils ont la même direction, le même sens et la même norme. On note si et seulement si ABDC est un parallélogramme (ou si les points sont alignés de manière adéquate).

Le vecteur nul, noté , est le vecteur dont l'origine et l'extrémité sont confondues : . Il n'a pas de direction ni de sens définis, et sa norme est nulle.

3. Translation et vecteur de translation

La translation de vecteur est la transformation qui associe à tout point M le point M' tel que .

Si , alors le quadrilatère ABDC est un parallélogramme. Réciproquement, si ABDC est un parallélogramme, alors .

4. Coordonnées d'un vecteur dans un repère

Dans un repère du plan, tout point A de coordonnées et tout point B de coordonnées définissent le vecteur de coordonnées :

On note les coordonnées d'un vecteur sous la forme ou .

5. Repère du plan et coordonnées d'un point

Un repère orthogonal est formé d'un point O appelé origine et de deux vecteurs et perpendiculaires. Si de plus , le repère est dit orthonormé.

Dans ce repère, chaque point M est repéré par ses coordonnées appelées abscisse et ordonnée de M.

Le milieu I du segment [AB] a pour coordonnées :

6. Norme d'un vecteur et distance entre deux points

Dans un repère orthonormé, la norme du vecteur est donnée par la formule :

Cette formule donne également la distance entre les points A et B : .

7. Addition de vecteurs et multiplication par un scalaire

Addition : Soient et , alors :

La relation de Chasles permet de décomposer des vecteurs : .

Multiplication par un réel : Pour tout réel et tout vecteur :

Si , le vecteur a le même sens que ; si , il a le sens opposé.

8. Colinéarité de vecteurs

Deux vecteurs et sont colinéaires si et seulement si :

Des vecteurs colinéaires ont la même direction. Cela permet de prouver que des droites sont parallèles ou que des points sont alignés (si les vecteurs et sont colinéaires, alors A, B, C sont alignés).

🔑 Formules clés à retenir

  • Coordonnées du vecteur :
  • Égalité de vecteurs : et
  • Relation de Chasles :
  • Vecteur opposé : , donc
  • Milieu de [AB] : et
  • Norme (repère orthonormé) :
  • Addition de vecteurs :
  • Multiplication par un scalaire :
  • Condition de colinéarité : et colinéaires
  • Vecteurs et du repère orthonormé : et
⚠️

Astuces & Pièges à éviter

Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !

  • Sens de la soustraction : Pour les coordonnées de , on fait toujours arrivée moins départ : et . Ne jamais confondre avec !
  • Parallélogramme et vecteurs égaux : ABCD est un parallélogramme si et seulement si (attention ! c'est DC et pas CD : les deux vecteurs partent du même côté du parallélogramme).
  • Relation de Chasles — l'astuce de la chaîne : Pour simplifier , regarde la première lettre du premier vecteur (A) et la dernière lettre du dernier (D) : le résultat est . Les lettres intermédiaires « s'annulent ».
  • Colinéarité — le produit en croix : Le déterminant fonctionne comme un produit en croix. Si ce calcul donne 0, les vecteurs sont colinéaires (droites parallèles ou points alignés). Un résultat différent de 0 prouve que les droites se coupent.
  • Norme uniquement en repère orthonormé : La formule n'est valable que dans un repère orthonormé. Dans un repère simplement orthogonal (axes non gradués de la même façon), elle ne s'applique pas directement.