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Projeté orthogonal d'un point sur un plan et distance à une droite

Difficile Inspiré BAC France
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Exercice inspiré d'un BAC France
Énoncé et solution adaptés au programme français. Voir crédits.

Énoncé

L'espace est rapporté à un repère orthonormé . On considère le point et le plan d'équation cartésienne .

1. Donner un vecteur normal au plan et écrire une représentation paramétrique de la droite passant par et orthogonale à .

2. Déterminer les coordonnées du projeté orthogonal de sur le plan (point d'intersection de et de ).

3. En déduire la distance du point au plan , et vérifier le résultat à l'aide de la formule de la distance d'un point à un plan.

4. On considère de plus le point . Calculer la distance , puis déterminer la mesure de l'angle géométrique arrondie au degré (on pourra utiliser le produit scalaire ).

Indices

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1 Indice 1
Le vecteur normal au plan $\mathcal{P}: 2x-y+2z-3=0$ se lit directement dans les coefficients de $x$, $y$, $z$.
2 Indice 2
Pour trouver H, substitue la representation parametrique de $\Delta$ dans l'equation du plan pour trouver le parametre $t$ correspondant au point d'intersection.
3 Indice 3
La distance $AH$ s'obtient avec $|t|\times\|\vec n\|$, et peut se verifier avec la formule directe $d(A,\mathcal{P})=\dfrac{|2x_A-y_A+2z_A-3|}{\|\vec n\|}$. Pour l'angle, utilise le produit scalaire $\overrightarrow{AH}\cdot\overrightarrow{AB}=AH\times AB\times\cos\widehat{HAB}$.

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