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ANNALE - GÉOMÉTRIE DANS L'ESPACE

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Équation cartésienne d'un plan

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Equation cartésienne d'un plan

 

Définition

 

Soient $a,b,c$ et $d$ quatre réels avec $a,b$ et $c$ tous nuls.

$\mathcal{P} :ax+by+cz+d=0$ est l'équation cartésienne d'un plan de l'espace.

 

Propriété

 

Tout plan $\mathcal{P}$ d'équation $ax+by+cz+d=0$ admet un vecteur normal non nul $\overrightarrow{n}(a;b;c)$.

La réciproque est vraie.

equation-cartesienne-plan

 

Exemples

1) Déterminer l'équation cartésienne du plan $\mathcal{P}$ passant par $A(4;0;-1)$ et normal à $\overrightarrow{n}(2;-1;3)$.

2) Soit $\mathcal{P}: 2x-4y+6z-9=0$.

Déterminer un vecteur $\overrightarrow{n}$ normal à $\mathcal{P}$ et un point $A$ du plan

 

Correction

  • 1) Etape 1 : On définit l'équation cartésienne du plan à partir des coordonnées du vecteur $\overrightarrow{n}$.

On a: $\mathcal{P} : 2x-y+3z+d=0$.

  • Etape 2 : On sait que $A \in \mathcal{P} $, on remplace $x, y$ et $z$ par les coordonnées du point $A$ appartenant au plan.

$2(4)-0+3(-1)+d=0$

  • Etape 3 : On en déduit la valeur de $d$ et ainsi l'équation cartésienne du plan $\mathcal{P}$.

$d=-5$

On conclut que: $\mathcal{P} :2x-y+3z-5=0$.

 

  • 2) Etape 1 : On définit un vecteur $\overrightarrow{n}$ normal à $\mathcal{P}$ à partir des coefficients de $x,y$ et $z$ de l'équation cartésienne.

$\overrightarrow{n}(2;-4;6)$ ou encore $\overrightarrow{n'}(1;-2;3)$ sont deux vecteurs normaux.

  • Etape 2 : On fixe deux des trois inconnues afin de calculer les coordonnées pour que le point $A$ appartienne au plan.

On pose : $x=1$ et $y=2$ , avec $A \in \mathcal{P} $, on remplace : $2-8+6z-9=0$. $z=\dfrac{15}{6}=\dfrac{5}{2}$

On a alors : $A\left(1;2;\dfrac{5}{2}\right)$