درس

Le produit scalaire

السنة الثالثة · علوم تجريبية · القراءة: 10 دقائق

اقترحه Prof. Démo نُشر في 4 سبتمبر 2026

1. Définition

Définition

Pour deux vecteurs non nuls u⃗\vec{u} et v⃗\vec{v} faisant un angle θ\theta : u⃗⋅v⃗=∥u⃗∥×∥v⃗∥×cos⁡θ\vec{u}\cdot\vec{v}=\|\vec{u}\|\times\|\vec{v}\|\times\cos\theta. Si l'un des vecteurs est nul, le produit scalaire vaut 00.

Le produit scalaire est un nombre réel, pas un vecteur. Son signe indique si l'angle est aigu (>0>0), droit (=0=0) ou obtus (<0<0).

2. Expression analytique

Dans un repère orthonormé, avec u⃗ (x ;y)\vec{u}\,(x\,;y) et v⃗ (x′ ;y′)\vec{v}\,(x'\,;y') :

u⃗⋅v⃗=xx′+yy′∥u⃗∥=x2+y2\vec{u}\cdot\vec{v}=xx'+yy'\qquad\|\vec{u}\|=\sqrt{x^{2}+y^{2}}

Exemple : pour u⃗ (3 ;1)\vec{u}\,(3\,;1) et v⃗ (−2 ;6)\vec{v}\,(-2\,;6), on a u⃗⋅v⃗=3×(−2)+1×6=0\vec{u}\cdot\vec{v}=3\times(-2)+1\times6=0 : les vecteurs sont orthogonaux.

3. Propriétés

  • Symétrie : u⃗⋅v⃗=v⃗⋅u⃗\vec{u}\cdot\vec{v}=\vec{v}\cdot\vec{u}.
  • Bilinéarité : u⃗⋅(v⃗+w⃗)=u⃗⋅v⃗+u⃗⋅w⃗\vec{u}\cdot(\vec{v}+\vec{w})=\vec{u}\cdot\vec{v}+\vec{u}\cdot\vec{w} et (ku⃗)⋅v⃗=k (u⃗⋅v⃗)(k\vec{u})\cdot\vec{v}=k\,(\vec{u}\cdot\vec{v}).
  • Carré scalaire : u⃗⋅u⃗=∥u⃗∥2\vec{u}\cdot\vec{u}=\|\vec{u}\|^{2}.
Critère d'orthogonalité

Deux vecteurs sont orthogonaux si et seulement si leur produit scalaire est nul. C'est l'outil le plus employé : il transforme une question de géométrie en une équation.

4. Applications

Méthode · montrer qu'un triangle est rectangle
1 Calculer les coordonnées de deux vecteurs issus du sommet suspecté.
2 Calculer leur produit scalaire.
3 Conclure : s'il est nul, l'angle est droit.

Le produit scalaire sert aussi à calculer un angle : cos⁡θ=u⃗⋅v⃗∥u⃗∥ ∥v⃗∥\cos\theta=\dfrac{\vec{u}\cdot\vec{v}}{\|\vec{u}\|\,\|\vec{v}\|}, et à établir le théorème d'Al-Kashi.

Attention

L'expression xx′+yy′xx'+yy' n'est valable que dans un repère orthonormé. Dans un repère quelconque, elle est fausse.

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