Positions relatives en géométrie dans l'espace

Exercice : Positions relatives de deux droites dans l'espace

Soient deux droites D1 et D2 définies par leurs équations paramétriques :

D1 : \( \begin{cases} x = 2 + t \\ y = 1 - t \\ z = 3 + 2t \end{cases} \)
D2 : \( \begin{cases} x = 1 + 2s \\ y = 2 + s \\ z = -1 + 3s \end{cases} \)

Déterminez la position relative de ces deux droites (sécantes, parallèles ou gauches).

Indice : Pour déterminer la position relative des droites, vous pouvez :

  1. Calculer les vecteurs directeurs de chaque droite.
  2. Vérifier si ces vecteurs sont colinéaires (parallèles ou confondues).
  3. Si non colinéaires, chercher un point d'intersection en résolvant un système d'équations.

Solution :

  1. Vecteurs directeurs :
    • D1 : \(\vec{u_1} = (1, -1, 2)\)
    • D2 : \(\vec{u_2} = (2, 1, 3)\)
  2. Ces vecteurs ne sont pas colinéaires car \(\frac{1}{2} \neq \frac{-1}{1} \neq \frac{2}{3}\)
  3. Résolvons le système : \[ \begin{cases} 2 + t = 1 + 2s \\ 1 - t = 2 + s \\ 3 + 2t = -1 + 3s \end{cases} \]
  4. En soustrayant la deuxième équation de la première : \[ 1 + 2t = -1 + s \] \[ 2 + 2t = s \]
  5. Substituons dans la troisième équation : \[ 3 + 2t = -1 + 3(2 + 2t) \] \[ 3 + 2t = -1 + 6 + 6t \] \[ 4 = 4t \] \[ t = 1 \]
  6. Donc s = 4, et le point d'intersection est (3, 0, 5)

Conclusion : Les droites sont sécantes et se coupent au point (3, 0, 5).

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