
\exo {Démontrer un alignement avec des vecteurs}
Soit $ABC$ un triangle. Les points $M$ et $N$ sont définis par
$$
\overrightarrow {AM} = 2\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AC}
\qquad {\rm et} \qquad
\overrightarrow {BN} = {1\over 3}\overrightarrow {BC}.
$$
\itemnum Placer les points $M$ et $N$ sur le dessin ci-dessous
\def \epspath {%
/home/jp/tex_doc/lycee/database/2nd/geometrie/vecteurs/}
%
$$
\superboxepsillustrate {align_004a.ps}
$$
\itemnum Exprimer $\overrightarrow {AN}$ en fonction de $\overrightarrow
{AB}$ et $\overrightarrow {AC}$.
\itemnum En déduire que $A$, $M$ et $N$ sont alignés.
\finexo
\corrige {}
\def \epspath {%
/home/jp/tex_doc/lycee/database/2nd/geometrie/vecteurs/}
\itemnum
$$
\superboxepsillustrate {align_004.ps}
$$
\itemnum On a
$$
(1) \quad \overrightarrow {AM} = 2\overrightarrow {AB} + \overrightarrow {AC}
\qquad {\rm et} \qquad
(2) \quad \overrightarrow {BN} = {1\over 3}\overrightarrow {BC}.
$$
Utilisons la relation $(2)$~: il vient
$$\eqalign {
\underbrace {\overrightarrow {BA} + \overrightarrow {AN}}
= {1\over 3}\overrightarrow {BC}
&\iff
\overrightarrow {AN}
= {1\over 3}\overrightarrow {BC} + \overrightarrow {AB}
\cr
&\iff
\overrightarrow {AN}
= {1\over 3} \left( \overrightarrow {BA} + \overrightarrow {AC}
\right)
+ \overrightarrow {AB}
\cr
&\iff
\overrightarrow {AN}
= -{1\over 3} \overrightarrow {AB} + {1\over 3}\overrightarrow {AC}
+ \overrightarrow {AB}
\iff
\dresultat {
\overrightarrow {AN}
= {2\over 3} \overrightarrow {AB} + {1\over 3}\overrightarrow {AC}
}
\cr
}$$
\itemnum On voit alors facilement que
$\displaystyle {
\overrightarrow {AN} = {1\over 3} \overrightarrow {AM}
}$, ce qui prouve que les vecteurs $\overrightarrow {AN}$ et
$\overrightarrow {AM}$ sont colinéaires, et donc que les \tresultat
{points $A$, $M$ et $N$ sont alignés}.
\fincorrige