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Fiche – Calcul vectoriel et produit scalaire

Chapitre 8 | Première générale (spécialité) | Mathématiques

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

L'essentiel :

Définitions clés

Définition

Produit scalaire (normes et angle) : pour \(\vec u,\vec v\) non nuls d'angle \(\theta\), \(\vec u \cdot \vec v = \|\vec u\|\,\|\vec v\|\cos\theta\). Le signe est celui de \(\cos\theta\).

Définition

Projeté orthogonal : si \(H\) est le projeté orthogonal de \(C\) sur \((AB)\), alors \(\overrightarrow{AB}\cdot\overrightarrow{AC} = \overline{AB}\times\overline{AH}\).

Définition

Carré scalaire : \(\vec u \cdot \vec u = \|\vec u\|^2\), noté \(\vec u^{\,2}\).

Définition

Coordonnées (base orthonormée) : si \(\vec u\,(x\,;y)\) et \(\vec v\,(x'\,;y')\), alors \(\vec u \cdot \vec v = xx' + yy'\) et \(\|\vec u\| = \sqrt{x^2 + y^2}\).

À connaître par cœur

Trois expressions du produit scalaire \[\vec u \cdot \vec v = \|\vec u\|\,\|\vec v\|\cos\theta = xx' + yy' = \overline{AB}\times\overline{AH}\]
Orthogonalité \[\vec u \perp \vec v \iff \vec u \cdot \vec v = 0 \iff xx' + yy' = 0\]
Identités des normes \[\|\vec u + \vec v\|^2 = \|\vec u\|^2 + 2\,\vec u\cdot\vec v + \|\vec v\|^2\] \[\|\vec u - \vec v\|^2 = \|\vec u\|^2 - 2\,\vec u\cdot\vec v + \|\vec v\|^2\]
Polarisation \[\vec u\cdot\vec v = \tfrac12\big(\|\vec u\|^2 + \|\vec v\|^2 - \|\vec u - \vec v\|^2\big)\]
Formule d'Al-Kashi \[a^2 = b^2 + c^2 - 2bc\cos\widehat{A}\]
Propriétés à connaître

Méthode — Choisir et appliquer

Méthode — Choisir la bonne formule
Méthode — Calculer un angle
  1. Calculer \(\vec u\cdot\vec v\), \(\|\vec u\|\), \(\|\vec v\|\).
  2. \(\cos\theta = \dfrac{\vec u\cdot\vec v}{\|\vec u\|\,\|\vec v\|}\).
  3. \(\theta = \arccos(\cos\theta)\).

Erreurs fréquentes

Attention

❌ Écrire un vecteur comme résultat d'un produit scalaire.

✅ Le produit scalaire est un nombre réel.

❌ Utiliser \(xx' + yy'\) hors d'une base orthonormée.

✅ Cette formule n'est valable qu'en base orthonormée.

❌ Oublier le signe du cosinus pour un angle obtus.

✅ Angle obtus → produit scalaire négatif.

❌ Mal placer l'angle dans Al-Kashi.

✅ \(\widehat{A}\) est opposé au côté \(a\) ; terme \(-2bc\cos\widehat{A}\).

Exemple rapide

Exemple — un énoncé, plusieurs outils

\(\vec u\,(3\,;-2)\) et \(\vec v\,(4\,;6)\) en base orthonormée.