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Ils ont eu 45 minutes de recherche. Ils devaient rendre une feuille par binôme. Dans l'une des classes, les élèves avaient accès à des ordinateurs (mais aucun groupe n'a pensé à les utiliser). A la séance suivante, diaporama présentant une synthèse des réponses des élèves (début de recherche, erreurs, difficultés rencontrées, justifications …) L'énoncé ABCDEFGH est un cube d'arête 4. Dans le repère, on considère le plan P d'équation Déterminer et construire la section du cube par le plan P. auteur(s): Catherine Freu, enseignante au lycée Les Bourdonnières - Nantes (44) Ghislaine Guivarch, enseignante au lycée Les Bourdonnières - Nantes (44) information(s) pédagogique(s) niveau: tous niveaux, 1ère S, Terminale S type pédagogique: public visé: non précisé contexte d'usage: référence aux programmes: documents complémentaires haut de page
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b) Vérifier que des droites sont parallèles Nous avons JK → x K − x J = 6 − 6 = 0 y K − y J = 6 − 4 = 2 z K − z J = 2 − 0 = 2 et QR → x R − x Q = 0 − 0 = 0 y R − y Q = 4 − 0 = 4 z R − z Q = 6 − 2 = 4. Nous pouvons constater que QR → = 2 JK →. Les vecteurs QR → et JK → sont donc colinéaires. Nous pouvons en déduire que les droites ( JK) et ( QR) sont parallèles. c) Tracer la section d'un cube par un plan On trace les segments [PQ] et [QR]. On place les points J et K et on trace le segment [JK]. On trace le segment [PJ]. Les plans (ABC) et (EFG) sont parallèles et coupés par le plan (PQR). Les intersections des plans (ABC) et (EFG) avec le plan (PQR) sont donc des droites parallèles. On trace la parallèle à [PJ] passant par R. Elle coupe [HG] en un point que nous appellerons L. On trace le segment [LK]. La section du cube par le plan ( PQR) est l'hexagone PQRLKJ.
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Propriété La section plane d'un cube par un plan parallèle à une face est un carré ayant les mêmes dimensions que cette face. Exemple ABCDEFGH est un cube. P est un plan parallèle à la face EFGH et à la face ABCD. La section plane RSTU est donc un carré de mêmes dimensions que EFGH. parallèle à une arête est un rectangle, éventuellement réduit à un segment (si le plan ne coupe le solide que selon cette arête). un plan parallèle à l'arête [GH]. La section plane RSTU est donc un rectangle. Méthode pour construire la section d'un cube par un plan IJKL On donne trois points qui forment un plan. Pour construire la section d'un cube par un plan, il existe différents cas de figure. Si le plan est parallèle à une face et coupe le cube: marquer l'intersection de ce plan avec les quatre arêtes du cube; relier les points afin de dessiner le rectangle qui est la section cherchée. Les segments [IJ], [JK], [KL], [LI] peuvent aussi être obtenus par parallélisme avec les arêtes du cube. IJKL est la section plane du cube, parallèle à la face CFED.
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Ainsi, M appartient aux plans P et (ABC) si et seulement si: { z = 0 x + 1 2 y + 1 3 z − 1 = 0 ⇔ { z = 0 x + 1 2 y − 1 = 0. Remarque Cela démontre implicitement que les plans P et (ABC) sont sécants. Leur intersection est une droite. Comme 1 + 1 2 × 0 − 1 = 0, alors le point de coordonnées ( 1 0 0) appartient aux deux plans. Ce point n'est rien d'autre que le point B ( AB → = 1 × AB → + 0 × AD → + 0 × AE →). Comme 1 2 + 1 2 × 1 − 1 = 0, alors le point de coordonnées ( 1 2 1 0) appartient également aux deux plans. Ce point que nous nommerons I est le milieu du segment [CD]. En effet, AI → = 1 2 × AB → + AD → + 0 × AE →. L'intersection des plans P et (ABC) est donc la droite (BI). Ainsi, l'intersection du plan P et de la face ABCD est le segment [BI]. Intersection du plan P et du plan (EFG) Notez bien Si deux plans sont parallèles, tout plan qui coupe l'un coupe l'autre et les droites d'intersection sont parallèles. Les plans (ABC) et (EFG) sont parallèles. Le plan P coupe le plan (ABC) suivant la droite (BI).
Vecteurs, droites et plans de l'espace Section d'un cube par un plan 1 heure 5 points Intérêt du sujet • Définissez un repère orthonormé dans un cube afin de déterminer une équation cartésienne d'un plan et une équation paramétrique d'une droite. Après avoir calculé un point d'intersection, construisez petit à petit la section du cube par le plan. Dans l'espace, on considère un cube ABCDEFGH de centre Ω et d'arête de longueur 6. Les points P, Q et R sont définis par: AP → = 1 3 AB →, AQ → = 1 3 AE → et HR → = 1 3 HE →. Dans tout ce qui suit on utilise le repère orthonormé (A; i →, j →, k →) avec: i → = 1 6 AB →, j → = 1 6 AD → et k → = 1 6 AE →. Dans ce repère, on a par exemple: B(6; 0; 0), F(6; 0; 6) et R(0; 4; 6). ▶ 1. a) Donner, sans justifier, les coordonnées des points P, Q et Ω. b) Déterminer les nombres réels b et c tels que n → (1; b; c) soit un vecteur normal au plan (PQR). c) En déduire qu'une équation du plan (PQR) est: x − y + z − 2 = 0. ▶ 2. a) On note Δ la droite orthogonale au plan (PQR) passant par le point Ω, centre du cube.
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