Vecteurs, droites et changement de repère.

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Sarah26
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Vecteurs, droites et changement de repère.

par Sarah26 » 23 Avr 2018, 19:51

Bonjour à tous,

Je suis en première S et les vecteurs sont l'une des notions que je préfère en maths. Je suis relativement à l'aise avec des derniers mais comme souvent, je me pose des questions et là en l’occurrence je me demandais les conséquences que pourrait avoir un changement de repère dans un plan sur les vecteurs directeurs des droites.

Je m'explique :
Un vecteur par définition est définie par sa norme, sa direction et son sens, donc j'en déduis qu'un vecteur gardera la même apparence, peut importe si l'on change de repère ou pas.

Une droite définie par exemple par l'équation y=x n'aura pas la même apparence en fonction du repère dans lequel il se trouve, si il est orthonormé ou non par exemple. (car l'axe des abscisse et l'axe des ordonnées ne formeront pas le même angle)

Et là est mon problème. Peut être que je me trompe et peut être que certaines notions m'ont échappé dans mon raisonnement mais si l'on prend par exemple un vecteur AB du plan, qui a une certaine norme, une certaine direction et un certain sens. Admettons que ce vecteur est directeur à la droite d'équation y=x dans un repère orthonormé.
Si l'on se place à un présent dans un repère qui n'est pas orthonormé, l'apparence de ma droite d'équation y=x aura changé mais pas celle de mon vecteur AB.

En fait ma question serait de savoir si un certain vecteur peut ne plus être directeur d'une droite définit par son équation, à partir du moment ou l'on change de repère.

J'espère que vous comprendrez là ou je veux en venir.

Je vous remercie d'avance :)



Pseuda
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Pseuda » 23 Avr 2018, 22:10

Bonsoir,

Il faut savoir que dans un repère qui n'est pas orthonormé, on ne peut plus calculer la norme des vecteurs. Pour parler de norme, il faut avoir une unité, la même sur les 2 axes, et que ces axes soient perpendiculaires. (Mais on peut continuer à parler de direction et de sens.)

Si la norme des vecteurs directeurs des axes du repère n'est pas la même, on est déjà bien embêté (laquelle prendre ?).
Si les vecteurs directeurs du repère ne sont pas orthogonaux, on ne peut plus calculer de distances, ces calculs étant basés sur le théorème de Pythagore valable dans un triangle rectangle.
Si le repère reste orthonormé mais que l'unité change, double par exemple, ton vecteur qui garde sa longueur aura une norme 2 fois plus petite.

Autrement dit, si ton repère change et que ton vecteur lui ne change pas, alors tout change dans les caractéristiques du vecteur : sa longueur (à condition qu'on puisse encore la calculer), sa direction, son sens, car toutes ces données sont rapportées au nouveau repère.

Imagine que tu dises : mon stylo a une longueur de 5 (quoi ?), et il est orienté vers le haut (de quoi ?), on n'est pas très avancé.

Concernant ton vecteur et ta droite d'équation y=x, si le repère change et que ton vecteur ne change pas, il est bien évident que la droite d'équation y=x va changer, mais le vecteur non, mais du coup il ne sera plus directeur de cette droite, et il aura une autre direction.

Sarah26
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Sarah26 » 24 Avr 2018, 07:20

Pseuda a écrit:Bonsoir,

Il faut savoir que dans un repère qui n'est pas orthonormé, on ne peut plus calculer la norme des vecteurs. Pour parler de norme, il faut avoir une unité, la même sur les 2 axes, et que ces axes soient perpendiculaires. (Mais on peut continuer à parler de direction et de sens.)

Si la norme des vecteurs directeurs des axes du repère n'est pas la même, on est déjà bien embêté (laquelle prendre ?).
Si les vecteurs directeurs du repère ne sont pas orthogonaux, on ne peut plus calculer de distances, ces calculs étant basés sur le théorème de Pythagore valable dans un triangle rectangle.
Si le repère reste orthonormé mais que l'unité change, double par exemple, ton vecteur qui garde sa longueur aura une norme 2 fois plus petite.

Autrement dit, si ton repère change et que ton vecteur lui ne change pas, alors tout change dans les caractéristiques du vecteur : sa longueur (à condition qu'on puisse encore la calculer), sa direction, son sens, car toutes ces données sont rapportées au nouveau repère.

Imagine que tu dises : mon stylo a une longueur de 5 (quoi ?), et il est orienté vers le haut (de quoi ?), on n'est pas très avancé.

Concernant ton vecteur et ta droite d'équation y=x, si le repère change et que ton vecteur ne change pas, il est bien évident que la droite d'équation y=x va changer, mais le vecteur non, mais du coup il ne sera plus directeur de cette droite, et il aura une autre direction.


Bonjour,

Merci pour ces explications. J'aurai du coup une autre question, quand par exemple, on dit que l'on veut garder un vecteur avec les mêmes caractéristiques (même longueur, même sens et même direction), cela veut-il dire qu'en fonction du repère dans lequel je me place, ce vecteur n'aura donc pas la même "apparence"?

Par contre si on veut garder la même représentation de ce vecteur dans le plan, ses caractéristiques changeront en fonction du repère.

En fait, les caractéristiques d'un vecteur (norme, sens, direction) dépendent du repère considéré et non du plan c'est bien ça ?

Merci

Pseuda
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Pseuda » 24 Avr 2018, 10:18

Sarah26 a écrit:En fait, les caractéristiques d'un vecteur (norme, sens, direction) dépendent du repère considéré et non du plan c'est bien ça ?

Merci

Bonjour,

Si on a un repère quelconque, et qu'on définit un vecteur avec ses coordonnées dans ce repère, alors sa norme, son sens et sa direction sont les mêmes, (indépendantes du repère). En fait on peut toujours faire le calcul :
sa norme = (la même formule que si le repère était orthonormé, pourquoi pas),
sa direction = (coefficient directeur de la droite qui le porte),
son sens = (il faut donner d'abord un sens à la droite).
Seulement le vecteur n'aura pas la même apparence sur le papier que si ses coordonnées se référaient à un repère orthonormé. Et il y aura des choses "bizarres", par exemple le vecteur de coordonnées (1,1) aura la même "norme" que celui de coordonnées (1,-1), celui de coordonnés (1,2) la même que celui de coordonnées (2,1), mais sur le dessin, les 2 vecteurs ne paraîtront pas avoir la même longueur.

Maintenant si on prend le problème dans l'autre sens, on a un vecteur dessiné sur le papier, alors selon le repère choisi, le vecteur aura des coordonnées dans ce repère totalement différentes.

Donc pour répondre à ta question (très légitime) : "En fait, les caractéristiques d'un vecteur (norme, sens, direction) dépendent du repère considéré et non du plan c'est bien ça ?"
- si le vecteur est donné par ses coordonnées dans un repère quelconque, ses caractéristiques seront les mêmes,
- si le vecteur est donné par son dessin sur le papier (et je pense que c'est ta question), alors ses caractéristiques ne seront pas les mêmes en fonction du repère, et selon le repère choisi, ses coordonnées seront totalement différentes (pour les trouver, il faut inscrire le vecteur dans un parallélogramme porté par les axes du repère). Donc oui, ses caractéristiques dépendent totalement du repère choisi, et non du plan.
Modifié en dernier par Pseuda le 24 Avr 2018, 15:11, modifié 1 fois.

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Ben314
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Ben314 » 24 Avr 2018, 11:31

Salut,
Sarah26 a écrit:Un vecteur par définition est définie par sa norme, sa direction et son sens, donc j'en déduis qu'un vecteur gardera la même apparence, peut importe si l'on change de repère ou pas.

Une droite définie par exemple par l'équation y=x n'aura pas la même apparence en fonction du repère dans lequel il se trouve, si il est orthonormé ou non par exemple. (car l'axe des abscisse et l'axe des ordonnées ne formeront pas le même angle)
Pour moi, le problème c'est que tu prend des définition "de nature différente" pour les deux objets dont tu parle. Je m'explique :

(1) Un "vecteur" (du plan), on peut aussi le définir comme étant un couple, par exemple (3,-2), c'est à dire en considérant que la "notion de base", c'est plutôt celle de coordonnées d'un vecteur que celle de vecteur. Et dans ce cas, ben y'a pas problème lorsque tu change de repère, la droite d'équation y=x ET le "vecteur" (3,-2) changent tout les deux : tout est cohérent.

(2) Réciproquement, une droite, on peut parfaitement la définir comme étant un truc qui ne dépend pas d'un repère : c'est un "ensemble de points alignés". Et ce dont tu parle, à savoir y=x, ce n'est pas une droite, c'est l'équation d'une droite et cette équation, bien sûr, elle dépend du repère dans lequel on se place (dans un repère incliné de 45°, cette même droite n'aurait plus comme équation y=x mais simplement y=0). Et de nouveau, avec ce point de vue là, il n'y a aucun problème : la notion de droite, comme celle de vecteur, ne dépend pas du repère. Ce qui dépend du repère, c'est les coordonnées du vecteur et l'équation de la droite.

Pour te donner un exemple concon, on prend un exo. de géométrie style collège avec un triangle ABC et plein d'autres trucs. Si tu veut le résoudre avec des coordonnées et que tu prend comme repère alors pour toi, le vecteur , c'est (-1,1) et la droite (BC) a pour équation y=1-x.
Ton voisin, lui il a pensé que c'était plus simple de prendre comme repère et pour lui, le vecteur , c'est (0,1) et la droite (BC) a pour équation x=0.
Les calculs que vous allez faire tout les deux ne seront pas les mêmes, mais bien évidement, les conclusions seront les même (s'il trouve que je sais pas quel point est le milieu d'un segment, ben tu trouvera évidement la même chose)
Modifié en dernier par Ben314 le 24 Avr 2018, 12:57, modifié 2 fois.
Qui n'entend qu'un son n'entend qu'une sonnerie. Signé : Sonfucius

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mathelot
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par mathelot » 24 Avr 2018, 12:20

Bonjour,
Soit la parabole d'équation



On pose et
ici, on change de (système de) coordonnées
la parabole a pour équation dans le nouveau repère

c'est donc la courbe représentative d'une fonction paire dans le nouveau repère

Il est très possible, comme pour les droites, que par changement de repère,
la courbe cesse de représenter une fonction.

Sarah26
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Sarah26 » 24 Avr 2018, 16:28

Pseuda a écrit:
Sarah26 a écrit:En fait, les caractéristiques d'un vecteur (norme, sens, direction) dépendent du repère considéré et non du plan c'est bien ça ?

Merci

Bonjour,

Si on a un repère quelconque, et qu'on définit un vecteur avec ses coordonnées dans ce repère, alors sa norme, son sens et sa direction sont les mêmes, (indépendantes du repère). En fait on peut toujours faire le calcul :
sa norme = (la même formule que si le repère était orthonormé, pourquoi pas),
sa direction = (coefficient directeur de la droite qui le porte),
son sens = (il faut donner d'abord un sens à la droite).
Seulement le vecteur n'aura pas la même apparence sur le papier que si ses coordonnées se référaient à un repère orthonormé. Et il y aura des choses "bizarres", par exemple le vecteur de coordonnées (1,1) aura la même "norme" que celui de coordonnées (1,-1), celui de coordonnés (1,2) la même que celui de coordonnées (2,1), mais sur le dessin, les 2 vecteurs ne paraîtront pas avoir la même longueur.

Maintenant si on prend le problème dans l'autre sens, on a un vecteur dessiné sur le papier, alors selon le repère choisi, le vecteur aura des coordonnées dans ce repère totalement différentes.

Donc pour répondre à ta question (très légitime) : "En fait, les caractéristiques d'un vecteur (norme, sens, direction) dépendent du repère considéré et non du plan c'est bien ça ?"
- si le vecteur est donné par ses coordonnées dans un repère quelconque, ses caractéristiques seront les mêmes,
- si le vecteur est donné par son dessin sur le papier (et je pense que c'est ta question), alors ses caractéristiques ne seront pas les mêmes en fonction du repère, et selon le repère choisi, ses coordonnées seront totalement différentes (pour les trouver, il faut inscrire le vecteur dans un parallélogramme porté par les axes du repère). Donc oui, ses caractéristiques dépendent totalement du repère choisi, et non du plan.


Bonjour, merci beaucoup beaucoup beaucoup. Vos explications m'ont vraiment éclairé et ont confirmé ce que je pensais, tout est bien plus clair
Merci d'avoir répondue à ma question :)

Sarah26
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Sarah26 » 24 Avr 2018, 16:40

Ben314 a écrit:Salut,
Sarah26 a écrit:Un vecteur par définition est définie par sa norme, sa direction et son sens, donc j'en déduis qu'un vecteur gardera la même apparence, peut importe si l'on change de repère ou pas.

Une droite définie par exemple par l'équation y=x n'aura pas la même apparence en fonction du repère dans lequel il se trouve, si il est orthonormé ou non par exemple. (car l'axe des abscisse et l'axe des ordonnées ne formeront pas le même angle)
Pour moi, le problème c'est que tu prend des définition "de nature différente" pour les deux objets dont tu parle. Je m'explique :

(1) Un "vecteur" (du plan), on peut aussi le définir comme étant un couple, par exemple (3,-2), c'est à dire en considérant que la "notion de base", c'est plutôt celle de coordonnées d'un vecteur que celle de vecteur. Et dans ce cas, ben y'a pas problème lorsque tu change de repère, la droite d'équation y=x ET le "vecteur" (3,-2) changent tout les deux : tout est cohérent.

(2) Réciproquement, une droite, on peut parfaitement la définir comme étant un truc qui ne dépend pas d'un repère : c'est un "ensemble de points alignés". Et ce dont tu parle, à savoir y=x, ce n'est pas une droite, c'est l'équation d'une droite et cette équation, bien sûr, elle dépend du repère dans lequel on se place (dans un repère incliné de 45°, cette même droite n'aurait plus comme équation y=x mais simplement y=0). Et de nouveau, avec ce point de vue là, il n'y a aucun problème : la notion de droite, comme celle de vecteur, ne dépend pas du repère. Ce qui dépend du repère, c'est les coordonnées du vecteur et l'équation de la droite.

Pour te donner un exemple concon, on prend un exo. de géométrie style collège avec un triangle ABC et plein d'autres trucs. Si tu veut le résoudre avec des coordonnées et que tu prend comme repère alors pour toi, le vecteur , c'est (-1,1) et la droite (BC) a pour équation y=1-x.
Ton voisin, lui il a pensé que c'était plus simple de prendre comme repère et pour lui, le vecteur , c'est (0,1) et la droite (BC) a pour équation x=0.
Les calculs que vous allez faire tout les deux ne seront pas les mêmes, mais bien évidement, les conclusions seront les même (s'il trouve que je sais pas quel point est le milieu d'un segment, ben tu trouvera évidement la même chose)


Merci pour vos explications, elles me sont vraiment utiles pour comprendre. En fait, je crois que je n'avais pas saisie qu'on pouvait définir un vecteur ou une droite de manière différente en fonction du contexte....

Merci pour votre réponse :)

Sarah26
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Re: Vecteurs, droites et changement de repère.

par Sarah26 » 24 Avr 2018, 16:42

mathelot a écrit:Bonjour,
Soit la parabole d'équation



On pose et
ici, on change de (système de) coordonnées
la parabole a pour équation dans le nouveau repère

c'est donc la courbe représentative d'une fonction paire dans le nouveau repère

Il est très possible, comme pour les droites, que par changement de repère,
la courbe cesse de représenter une fonction.


Merci pour votre exemple, ça me permet de concrètement comprendre :)

 

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