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BAC Spé Maths 2022 — Madagascar J1 2022

Centres étrangers 18 mai 2022
Droites et plans dans l'espace Géométrie dans l'espace Vecteurs dans l'espace

Cet exercice est issu des annales officielles du Baccalauréat Spécialité Mathématiques (Terminale générale), session Madagascar J1 2022. Il couvre 3 thèmes : Droites et plans dans l'espace, Géométrie dans l'espace, Vecteurs dans l'espace. L'énoncé est accompagné d'indices progressifs pour guider la réflexion sans donner la réponse, et d'un corrigé détaillé.

L'espace est muni d'un repère orthonormé $\left(O\,;\,\vec{\imath},\,\vec{\jmath},\,\vec{k}\right)$.

On considère les points $A(5\,;\,0\,;\,-1)$, $B(1\,;\,4\,;\,-1)$, $C(1\,;\,0\,;\,3)$, $D(5\,;\,4\,;\,3)$ et $E(10\,;\,9\,;\,8)$.

Question Q1a

Soit $R$ le milieu du segment $[AB]$.

Calculer les coordonnées du point $R$ ainsi que les coordonnées du vecteur $\vec{AB}$.

Question Q1b

Soit $\mathcal{P}_1$ le plan passant par le point $R$ et dont $\vec{AB}$ est un vecteur normal. Démontrer qu'une équation cartésienne du plan $\mathcal{P}_1$ est :
$$x - y - 1 = 0$$

Question Q1c

Démontrer que le point $E$ appartient au plan $\mathcal{P}_1$ et que $EA = EB$.

Question Q2a

On considère le plan $\mathcal{P}_2$ d'équation cartésienne $x - z - 2 = 0$.

Justifier que les plans $\mathcal{P}_1$ et $\mathcal{P}_2$ sont sécants.

Question Q2b

On note $\Delta$ la droite d'intersection de $\mathcal{P}_1$ et $\mathcal{P}_2$.

Démontrer qu'une représentation paramétrique de la droite $\Delta$ est :
$$\begin{cases} x = 2 + t \\ y = 1 + t \\ z = t \end{cases} \quad (t \in \mathbb{R})$$

Question Q3

On considère le plan $\mathcal{P}_3$ d'équation cartésienne $y + z - 3 = 0$.

Justifier que la droite $\Delta$ est sécante au plan $\mathcal{P}_3$ en un point $\Omega$ dont on déterminera les coordonnées.

Si $S$ et $T$ sont deux points distincts de l'espace, on rappelle que l'ensemble des points $M$ de l'espace tels que $MS = MT$ est un plan, appelé plan médiateur du segment $[ST]$. On admet que les plans $\mathcal{P}_1$, $\mathcal{P}_2$ et $\mathcal{P}_3$ sont les plans médiateurs respectifs des segments $[AB]$, $[AC]$ et $[AD]$.

Question Q4a

Justifier que $\Omega A = \Omega B = \Omega C = \Omega D$.

Question Q4b

En déduire que les points $A$, $B$, $C$ et $D$ appartiennent à une même sphère dont on précisera le centre et le rayon.

Énoncé : Ministère de l'Éducation nationale — Baccalauréat Spécialité Mathématiques, Madagascar J1 2022 2022. Diffusé sous Licence Ouverte 2.0 (Etalab). Indices et correction : © Objectif Maths Tours.
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