Bachillerato 2 / Anales espaciales 23 ejercicios (incluyendo 21 corregidos)

a
ABCDEFGHIJKL nOABCVue en perspective cavalière de la réπexiond’un rayon lumineux sur le plan(OAB 1. Líneas y planos E.3260 El espacio se refiere a un sis-tema de coordenadas ortonormales O ; i ; j ; k . Sea t un número real. Se dan los puntos A 8 ; 0 ; 8 , B 10 ; 3 ; 10 y la recta D de ecuaciones paramétricas : x = 5 + 3 · t y = 1 + 2 · t z = 2 · t donde t R 1 a Da un sistema de ecuaciones paramétricas de la recta Δ definida por A y B . b Demuestra que D y Δ no son coplanares. 2 a El plano P es paralelo a D y contiene Δ . Demuestre que el vector n 2 ; 2 ; 1 es un vector normal a P . Determine una ecuación cartesiana de P . b Demuestra que la distancia de cualquier punto M de D a P es independiente de M . (fuera del programa 2012) c Dar un sistema de ecuaciones paramétricas de la recta definida por la intersección de P con el plano xOy ) . 3 La esfera S es tangente a P en el punto C 10 ; 1 ; 6 . El centro Ω de S se encuentra a una distancia d =6 de P , en el mismo lado que O . Da la ecuación cartesiana de S . E.6427 ABCDEFGH es un cubo. I es el punto medio del seg-mento [ AB ] , J es el punto medio del segmento [ EH ] , K es el punto medio del segmento [ BC ] y L es el punto medio del segmento [ CG ] . Se dota al espacio del sistema de coordenadas ortonormales A ; AB ; AD ; AE . 1 a Demuestre que la recta ( FD ) es ortogonal al plano ( IJK ) . b Deduzca una ecuación cartesiana del plano ( IJK ) . 2 Determinar una representación paramétrica de la recta ( FD ) . 3 Sea M el punto de intersección de la recta ( FD ) y el plano ( IJK ) . Determinar las coordenadas del punto M . 4 Determinar la naturaleza del triángulo IJK y calcular su área. 5 Calcular el volumen del tetraedro FIJK . 6 ¾Son secantes las rectas ( IJ ) y ( KL ) ? E.6881 Un catadióptrico es un disposi-tivo óptico formado por tres espejos en forma de ˇ esquina de cubo ı, con las caras reflectantes orientadas hacia el interior. Se encuentran en los reflectores de algunos vehículos, así como en los aparatos de topografía. Los puntos O , A , B y C son vértices de un cubo, de tal man-era que el sistema de coordenadas O ; OA ; OB ; OC es un sistema ortonormado. Este sistema de coordenadas se utilizará en todo el ejercicio. Los tres espejos del catadióptrico están representados por los planos ( OAB ) , ( OBC ) y ( OAC ) . Los rayos luminosos se modelan mediante rectas. Reglas de reflexión de un rayo luminoso admitidas : cuando un rayo luminoso de vector director v a ; b ; c es reflejado por el plano ( OAB ) , un vector director del rayo reflejado es v a ; b ; c ; cuando un rayo luminoso con vector director v a ; b ; c se refleja en el plano ( OBC ) , un vector director del rayo reflejado es v a ; b ; c ; Cuando un rayo luminoso con vector director v a ; b ; c se refleja en el plano ( OAC ) , el vector director del rayo reflejado es v a ; b ; c ; 1 Propiedad de los catadióptricos Utilizando las reglas anteriores, demuestre que si un rayo luminoso con vector director v a ; b ; c se refleja sucesi-vamente en los planos ( OAB ) , ( OBC ) y ( OAC ) , el rayo final es paralelo al rayo inicial A continuación, consideramos un rayo luminoso modelado por una recta d 1 con vector director v 1 2 ; 1 ; 1 que incide en el plano OAB en el punto I 1 2 ; 3 ; 0 . El rayo reflejado se modela mediante la recta d 2 de vector director v 2 2 ; 1 ; 1 y que pasa por el punto I 1 . 2 Reflexión de d 2 sobre el plano ( OBC ) a Da una representación paramétrica de la recta d 2 . b Da, sin justificación, un vector normal al plano ( OBC ) y una ecuación cartesiana de este plano. c Sea I 2 el punto de coordenadas 0 ; 2 ; 1 . Verifique que el plano ( OBC ) y la recta d 2 se secan en I 2 . Denominemos d 3 a la recta que representa el rayo luminoso https://chingmath.fr chapExoCorrec/3260 sacados/3260 chapExoCorrec/6427 sacados/6427 Liban Mai 2015 ABCDEFGHIJKL chapExoCorrec/6881 sacados/6881 Asie Juin 2016 nOABCVue en perspective cavalière de la réπexiond’un rayon lumineux sur le plan(OAB
ABCDOIS ABCDEFGH tras reflejarse en el plano ( OBC ) . Por lo tanto, d 3 es la recta de vector director v 3 2 ; 1 ; 1 que pasa por el punto I 2 0 ; 2 ; 1 . 3 Reflexión de d 3 sobre el plano ( OAC ) Calcular las coordenadas del punto de intersección I 3 de la recta d 3 con el plano ( OAC ) . Denotamos por d 4 la recta que representa el rayo luminoso tras reflejarse en el plano ( OAC ) . Por lo tanto, es paralela a la recta d 1 . 4 Estudio de la trayectoria de la luz Damos el vector u 1 ; 2 ; 0 y anotamos P el plano definido por las rectas d 1 y d 2 . a Demostrar que el vector u es un vector normal al plano P . b ¾Las rectas d 1 , d 2 y d 3 están situadas en un mismo plano? c ¾Las rectas d 1 , d 2 y d 4 están situadas en un mismo plano? E.6883 Consideremos la pirámide regular SABCD con vértice S formada por la base cuadrada ABCD y los triángulos equiláteros que se representan a continuación. El punto O es el centro de la base ABCD con OB =1 . Recordemos que el segmento [ SO ] es la altura de la pirámide y que todas las aristas tienen la misma longitud. 1 Justifique que el sistema de coordenadas O ; OB ; OC ; OS es ortonormado. En la continuación del ejercicio, nos situamos en el sistema de coordenadas O ; OB ; OC ; OS . 2 Definimos el punto K mediante la relación SK = 1 3 · SD y denotamos por I el punto medio del segmento [ SO ] . a Determinar las coordenadas del punto K . b Deducir que los puntos B , I y K están alineados. c Se indica con L el punto de intersección de la arista [ SA ] con el plano ( BCI ) . Justificar que las rectas ( AD ) y ( KL ) son paralelas. d Determinar las coordenadas del punto L . 3 Consideramos el vector n 1 ; 1 ; 2 en el sistema de coor-denadas O ; OB ; OC ; OS . a Demostrar que n es un vector normal al plano ( BCI ) . b Demuestra que los vectores n , AS y DS son coplanares. c ¾Cuál es la posición relativa de los planos ( BCI ) y ( SAD ) ? E.5452 Consideremos un cubo ABCDEFGH de longitud de arista 1 . Nos situamos en el sistema de referencia ortonormal A ; AB ; AD ; AE . Consideremos los puntos : I 1 ; 1 3 ; 0 ; J 0 ; 2 3 ; 1 ; K 3 4 ; 0 ; 1 ; L a ; 1 ; 0 con a un número real perteneciente al intervalo 0 ; 1 . Las partes A y B son independientes. Partie A 1 Déterminer una representación paramétrica de la recta ( IJ ) . 2 Demostrar que la recta ( KL ) tiene la representación paramétrica: x = 3 4 + t · a 3 4 y = t z = 1 t t R . 3 Démontrer que las rectas ( IJ ) y ( KL ) se intersecan si, y sólo si, a = 1 4 . Partie B A lo largo del resto del ejercicio, planteamos a = 1 4 . Por tanto, el punto L tiene coordenadas 1 4 ; 1 ; 0 . 1 Demostrar que el cuadrilátero IKJL es un paralelo-gramo. 2 La figura siguiente muestra la intersección del plano ( IJK ) con las caras del cubo ABCDDEFGH obtenida mediante un software de geometría dinámica. Denotamos por M el punto de intersección del plano ( IJK ) y la recta ( BF ) y por N el punto de intersección del plano ( IJK ) y la recta ( DH ) . https://chingmath.fr chapExoCorrec/6883 sacados/6883 ABCDOIS chapExoCorrec/5452 sacados/5452 ABCDEFGH
ABCDEFGHIJKLMN ABCDEFGHMPN ABCDEFGHIJKLMN El objetivo de esta pregunta es determinar las coorde-nadas de los puntos M y N a Demostrar que el vector n de coordenadas 8 ; 9 ; 5 es un vector normal al plano ( IJK ) . b Deduzca que el plano ( IJK ) tiene como ecuación : 8 x + 9 y + 5 z 11 = 0 c Deduzca las coordenadas de los puntos M y N . E.6268 Considera un ABCDDEFGH cubo dado a continuación : Sea M el punto medio del segmento [ EH ] , N el de [ FC ] y P el punto tal que : HP = 1 4 · HG . Parte A : Sección del cubo por el plano ( MNP ) 1 Justifica que las rectas ( MP ) y ( FG ) se cortan en un punto L . Construye el punto L . 2 Supongamos que las rectas ( LN ) y ( CG ) son secantes y anota T su punto de intersección. Admitimos que las rectas ( LN ) y ( BF ) son secantes y anotamos Q su punto de intersección. a Construye los puntos T y Q dejando aparentes las líneas de construcción. b Construye la intersección de los planos ( MNP ) y ( ABF ) . 3 Deriva una construcción de la sección del cubo por el plano ( MNP ) . Parte B El espacio está referido al sistema de referencia A ; AB ; AD ; AE . 1 Da las coordenadas de los puntos M , N y P en este marco. 2 Determina las coordenadas del punto L . 3 Supongamos que el punto T tiene coordenadas 1 ; 1 ; 5 8 . ¾Es el triángulo TPN rectángulo en T ? E.3238 1 Sea [ KL ] un segmento del espacio ; se denota I su punto medio. Se denomina plano mediador de [ KL ] el plano perpendicular en I a la recta ( KL ) . Demostrar que el plano mediador de [ KL ] es el conjunto de puntos del espacio equidistantes de K y L . 2 Aquí, el espacio está provisto de un sistema de coor-denadas ortonormales O ; i ; j ; k ; se consideran los puntos : A 4 ; 0 ; 3 ; B 2 ; 2 ; 2 ; C 3 ; 3 ; 1 ; D 0 ; 0 ; 3 a Demostrar que el plano mediador de [ AB ] a tiene la ecuación : 4 x 4 y 10 z 13 = 0 Admitimos para la continuación que los planos mediadores de [ BC ] y [ CD ] tienen respectivamente las ecuaciones : 2 x 10 y 6 z 7 = 0 ; 3 x 3 y + 2 z 5 = 0 b Demuestre, resolviendo un sistema de ecuaciones lin-eales, que estos tres planos tienen un único punto en común E cuyas coordenadas se darán. c Utilizando la pregunta 1 demuestre que los puntos A , B , C y D están en una esfera con centro E . ¾Cuál es el radio de esta esfera? 2. Distancia y volumen en el espacio E.6884 ABCDEFGH es un cubo con aristas iguales a 1 . El espacio está provisto del sistema de coordenadas ortonor-males D ; DC ; DA ; DH . https://chingmath.fr ABCDEFGHIJKLMN chapExoCorrec/6268 sacados/6268 ABCDEFGHMPN chapExoCorrec/3238 sacados/3238 Antilles-Guyane Juin 2005 6 points chapExoCorrec/6884 sacados/6884 Antilles-Guyane Juin 2016 ABCDEFGHIJKLMN
ABCDEFGH En este sistema de coordenadas, tenemos : D 0 ; 0 ; 0 C 1 ; 0 ; 0 A 0 ; 1 ; 0 H 0 ; 0 ; 1 E 0 ; 1 ; 1 Sea I el centro de [ AB ] . Sea P el plano paralelo al plano ( BGE ) y que pasa por el punto I . Se admite que la sección del cubo por el plano P represen-tada arriba es un hexágono cuyos vértices I , J , K , L , M y N pertenecen respectivamente a las aristas [ AB ] , [ BC ] , [ CG ] , [ GH ] , [ HE ] y [ AE ] . 1 a Demuestra que el vector DF es normal al plano ( BGE ) . b Deduce una ecuación cartesiana del plano P . 2 Demostrar que el punto N es el punto medio del segmento [ AE ] . 3 a Determinar una representación paramétrica de la recta ( HB ) . b Deduzca que la recta ( HB ) y el plano P se secan en un punto T cuyas coordenadas se especificarán. 4 Calcule, en unidades de volumen, el volumen del tetrae-dro FBGE . E.6265 En el espacio provisto de un sis-tema de coordenadas ortonormales O ; i ; j ; k , consider-amos el tetraedro ABCD cuyos vértices tienen las siguientes coordenadas : A 1 ; 3 ; 0 ; B 1 ; 3 ; 0 ; C 2 ; 0 ; 0 ; D 0 ; 0 ; 2 2 1 Demuestre que el plano ( ABD ) tiene como ecuación cartesiana 4 x + z 2=4 2 Se denota por D la recta cuya representación paramétrica es : x = t y = 0 z = t 2 donde t R a Demuestra que D es la recta paralela a ( CD ) y que pasa por O . b Determinar las coordenadas del punto G , intersección de la recta D y el plano ( ABD ) . 3 a Se denota L el punto medio del segmento [ AC ] . Demuestre que la recta ( BL ) pasa por el punto O y es ortogonal a la recta ( AC ) . b Demuestre que el triángulo ABC es equilátero y deter-mine el centro de su circunferencia circunscrita. 4 Demostrar que el tetraedro ABCD es regular, es decir, un tetraedro cuyas seis aristas tienen la misma longitud. E.6406 Sea un cubo ABCDEFGH con aristas 1 . En el sistema de coordenadas A ; AB ; AD ; AE , consider-amos los puntos M , N y P con coordenadas respectivas : M 1 ; 1 ; 3 4 ; N 0 ; 1 2 ; 1 ; P 1 ; 0 ; 5 4 . 1 Coloca M , N y P en la figura siguiente. 2 Determina las coordenadas de los vectores MN y MP . Deduzca que los puntos M , N y P no están alineados. 3 Consideremos la función f del algoritmo 1 siguiente : Fonction f( x M , y M , z M , x N , y N , z N , x P , y P , z P ) d x N x M e y N y M f z N z M g x p x M h y p y M i z P z M k d × g+e × h+f × i Devolver k a ¾Cuál es el valor devuelto por la función f cuando la llamada se realiza con las coordenadas de los puntos M , N y P indicados anteriormente? b ¾A qué corresponde este valor? ¾Qué se deduce para el triángulo MNP ? 4 Consideremos la función g de un algoritmo 2 dado a con-tinuación. Fonction g( x M , y M , z M , x N , y N , z N , x P , y P , z P ) d x N x M e y N y M f z N z M g x p x M h y p y M i z P z M k d × g+e × h+f × i ... Cópialo y complétalo para que la función g devuelva el https://chingmath.fr chapExoCorrec/6265 sacados/6265 chapExoCorrec/6406 sacados/6406 ABCDEFGH
ABCDOS valor 1 si el triángulo MNP es rectángulo e isósceles en M y el valor 0 en caso contrario. 5 Consideramos el vector n 5 ; 8 ; 4 normal al plano ( MNP ) . a Determinar una ecuación cartesiana del plano ( MNP ) . b Consideremos la recta (Δ) que pasa por F y cuyo vec-tor director es n . Determinar una representación paramétrica de la recta (Δ) . 6 Sea K el punto de intersección del plano ( MNP ) y la recta (Δ) . a Demuestre que las coordenadas del punto K son 4 7 ; 24 35 ; 23 35 . b Se da : FK = 27 35 . Calcular el volumen del tetraedro MNPF . E.6261 En el espacio, consideramos un tetraedro ABCD cuyas caras ABC , ACD y ABD son trián-gulos rectángulos e isósceles en A . Denotamos por E , F y G los puntos medios respectivos de los lados [ AB ] , [ BC ] y [ CA ] . Se elige AB como unidad de longitud y se sitúa en el sistema de coordenadas ortonormales A ; AB ; AC ; AD del espacio. 1 Se designa con P el plano que pasa por A y que es ortog- onal a la recta ( DF ) . Se denota por H el punto de intersección del plano P y la recta ( DF ) . a Dar las coordenadas de los puntos D y F . b Da una representación paramétrica de la recta ( DF ) . c Determina una ecuación cartesiana del plano P . d Calcula las coordenadas del punto H . e Demostrar que el ángulo EHG es un ángulo recto. 2 Se designa por M un punto de la recta ( DF ) y por t el real tal que DM = t · DF . Se denota por ¸ la medida en radianes del ángulo ge-ométrico EMG . El objetivo de esta pregunta es determinar la posición del punto M para que ¸ sea máximo. a Demostrar que : ME 2 = 3 2 · t 2 5 2 · t + 5 4 b Demostrar que el triángulo MEG es isósceles en M Deduzca que : ME · sin ¸ 2 = 1 2 · 2 . c Justifique que ¸ es máximo si, y solo si, sin ¸ 2 es máximo. Deduzca que ¸ es máximo si, y solo si, ME 2 es mín-imo. d Concluya. 3. Proyección ortogonal E.6943 Parte A : cálculo de volumen sin referencia Consideremos una pirámide equilátera SABCD (pirámide de base cuadrada cuyas caras laterales son triángulos equiláteros) representada al lado. Las diagonales del cuadrado ABCD miden 24 cm . Denote-mos por O el centro del cuadrado ABCD . Se admitirá que : OS = OA 1 Sin utilizar coordenadas, demuestre que la recta SO es ortogonal al plano ABC . 2 Deduzca el volumen, en cm 3 , de la pirámide SABCD . Parte B: en un sistema de coordenadas Consideramos el sistema de coordenadas ortonormales O ; OA ; OB ; OS . 1 Se denotan P y Q los puntos medios respectivos de los segmentos [ AS ] y [ BS ] . a Justifique que n 1 ; 1 ; 3 es un vector normal al plano PQC . b Deduzca una ecuación cartesiana del plano PQC . 2 Sea H el punto del plano PQC tal que la recta SH es ortogonal al plano PQC . a Da una representación paramétrica de la recta ( SH ) . b Calcula las coordenadas del punto H . c Demuestre entonces que la longitud SH , en unidades de longitud, es 2 11 11 3 Se admitirá que el área del cuadrilátero PQCD , en unidades de área, es igual a 3 11 8 . Calcular el volumen de la pirámide SPQCD , en unidades de volumen. Parte C : reparto equitativo Para el cumpleaños de sus gemelas Anne y Fanny, la señora Nova ha preparado una bonita tartaâcon forma de pirámide equilátera cuyas diagonales del cuadrado base miden 24 cm . Se dispone a dividirlo en dos partes iguales colocando el cuchillo en la cima. Entonces, Anne detiene su gesto y le propone un corte más original: ˇ Coloca la hoja en el centro de una arista, paralela a un lado de la base, y luego corta dirigiéndote hacia el lado opuesto ı https://chingmath.fr chapExoCorrec/6261 sacados/6261 chapExoCorrec/6943 sacados/6943 ABCDOS
HGFEDCBA Fanny tiene dudas, las partes no le parecen equitativas. ¾Es así? Justifica tu respuesta. E.3186 Considera el cubo ABCDEFGH que se muestra en la hoja adjunta. A lo largo del ejerci-cio, el espacio se refiere al sistema de referencia ortonormal A ; AB ; AD ; AE . Denotamos I el punto de coordenadas 1 3 ; 1 ; 1 . 1 Sitúa el punto I en la figura. 2 El plano ( ACI ) corta a la recta ( EH ) en J . Demuestra que las rectas ( IJ ) y ( AC ) son paralelas. 3 Sea R la proyección ortogonal de I sobre la recta ( AC ) . a Justifica que se cumplen las dos condiciones siguientes : i Existe un real k tal que : AR = k · AC ii IR · AC = 0 b Calcula las coordenadas del punto R . c Deduce que la distancia IR se expresa como: IR = 11 3 . 4 Demuestra que el vector n de coordenadas 3 ; 3 ; 2 es normal al plano ( ACI ) . Deduce una ecuación cartesiana del plano ( ACI ) . 5 Demuestre que la distancia del punto F al plano ( ACI ) es 5 22 . E.3248 Se denomina altura de un tetrae-dro a cualquier recta que contenga uno de los vértices de dicho tetraedro y sea perpendicular al plano de la cara opuesta a dicho vértice. Un tetraedro es ortocéntrico si sus cuatro alturas son conci-dentes. Parte A Consideremos un tetraedro ABCD y denotemos por H la proyección ortogonal del punto A sobre el plano ( BCD ) . Demuestre que, si las alturas del tetraedro ABCD que parten de los puntos A y B son concidentes, entonces la recta ( BH ) es una altura del triángulo BCD . Parte B En el espacio provisto de un sistema de coordenadas ortonor-males O ; i ; j ; k , se dan los puntos : A 3 ; 2 ; 1 ; B 6 ; 1 ; 1 ; C 4 ; 3 ; 3 ; D 1 ; 5 ; 1 1 a Comprueba que una ecuación cartesiana del plano ( BCD ) es : 2 x 3 y + 4 z 13 = 0 b Determinar las coordenadas del punto H , proyección ortogonal del punto A sobre el plano ( BCD ) . c Calcular el producto escalar: BH · CD d ¾Es ortocéntrico el tetraedro ABD ? 2 Se definen los puntos I 1 ; 0 ; 0 , J 0 ; 1 ; 0 , K 0 ; 0 ; 1 . ¾Es ortocéntrico el tetraedro OIJK ? E.3139 El espacio está provisto de un sis-tema de coordenadas ortonormales O ; i ; j ; k . Sea ( P 1 ) el plano de ecuación cartesiana 2 x + y + z 6=0 y ( P 2 ) el plano de ecuación cartesiana x 2 y +4 z 9=0 . 1 Demuestra que ( P 1 ) y ( P 2 ) son perpendiculares. Recordemos que dos planos son perpendiculares si, y solo si, un vector normal distinto de cero a uno es ortogonal a un vector normal distinto de cero al otro. 2 Sea ( D ) la recta de intersección de ( P 1 ) y ( P 2 ) . Demuestre que una representación paramétrica de ( D ) es : x = 7 + 2 t y = 8 + 3 t z = t donde t R 3 Sea M un punto cualquiera de ( D ) de parámetro t y sea A el punto de coordenadas 9 ; 4 ; 1 . a Comprueba que A no pertenece ni a ( P 1 ) ni a ( P 2 ) . b Expresar AM 2 en función de t . c Sea f la función definida en R por f ( t )=2 t 2 2 t +3 . Estudiar las variaciones de f . ¾Para qué punto M es mínima la distancia AM ? A continuación, designaremos este punto por I . Especificar las coordenadas del punto I . 4 Sea ( Q ) el plano ortogonal a ( D ) que pasa por A . a Determinar una ecuación de ( Q ) . b Demostrar que I es la proyección ortogonal de A sobre ( D ) . https://chingmath.fr chapExoCorrec/3186 sacados/3186 HGFEDCBA chapExoCorrec/3248 sacados/3248 chapExoCorrec/3139 sacados/3139
E.3172 El espacio está provisto de un marco de referencia ortonormal O ; i ; j ; k . Parte A (esta parte constituye una restitución organizada de conocimientos) Sean a , b , c y d números reales tales que : ( a ; b ; c ) = 0 ; 0 ; 0 . Sea P el plano de ecuación : a · x + b · y + c · z + d =0 . Consideremos el punto I de coordenadas ( x I ; y I ; z I ) y el vec-tor n de coordenadas ( a ; b ; c ) . El objetivo de esta parte es demostrar que la distancia de I al plano P es igual a: a · x I + b · y I + c · z I + d a 2 + b 2 + c 2 1 Sea Δ la recta que pasa por I y es ortogonal al plano P . Determinar, en función de a , b , c , x I , y I y z I , un sistema de ecuaciones paramétricas de Δ . 2 Sea H el punto de intersección de Δ y P . a Justifique que existe un real k tal que : IH = k n . b Determine la expresión de k en función de a , b , c , d , x I , y I y z I . c Deduce que : IH = a · x I + b · y I + c · z I + d a 2 + b 2 + c 2 Parte B El plano Q de ecuación x y + z 11=0 es tangente a una es-fera S de centro el punto Ω de coordenadas 1 ; 1 ; 3 . 1 Determinar el radio de la esfera S . 2 Determinar un sistema de ecuaciones paramétricas de la recta Δ que pasa por Ω y es ortogonal al plano Q . 3 Deducir las coordenadas del punto de intersección de la esfera S y el plano Q . . 4. Qcm, declaraciones... E.3195 Sea O ; i ; j ; k un sistema de coordenadas ortonormales del espacio. Consideremos los puntos : A 2 ; 4 ; 1 ; B 0 ; 4 ; 3 ; C 3 ; 1 ; 3 D 1 ; 0 ; 2 ; E 3 ; 2 ; 1 ; I 3 5 ; 4 ; 9 5 Para cada una de las cinco afirmaciones siguientes, indique, sin justificarlo, si es verdadera o falsa. Por cada pregunta, se otorga un punto si la respuesta es correcta y cero si no lo es. 1 Una ecuación del plano ( ABC ) es : 2 x + 2 y z 11 = 0 2 El punto E es la proyección ortogonal de D sobre el plano ( ABC ) . 3 Las rectas ( AB ) y ( CD ) son ortogonales. 4 La recta ( CD ) viene dada por la siguiente representación paramétrica: ( CD ) : x = 1 + 2 t y = 1 + t z = 1 t donde t R 5 El punto I está en la recta AB . E.5531 Para cada pregunta se ofrecen cuatro posibles respuestas, de las cuales solo una es correcta. Para cada pregunta, indique la respuesta correcta en el ex-amen sin justificarla. Una respuesta correcta vale 1 puntos. Una respuesta incorrecta o la ausencia de respuesta no suman ni restan puntos. Lo mismo ocurre en el caso de que se den varias respuestas para una misma pregunta. El espacio se refiere a un sistema de coordenadas ortonor-males. t y t designan parámetros reales. El plano ( P ) tiene como ecuación : x 2 y +3 z +5=0 El plano ( S ) tiene como representación paramétrica: x = 2 + t + 2 t y = t 2 t z = 1 t + 3 t donde t R , t R La recta ( d ) tiene como representación paramétrica: x = 2 + t y = t z = 1 t donde t R Se dan los puntos del espacio M 1 ; 2 ; 3 y N 1 ; 2 ; 9 . 1 Una representación paramétrica del plano ( P ) es : a x = t y = 1 2 t z = 1 + 3 t b x = t + 2 t y = 1 t + t z = 1 t c x = t + t y = 1 t 2 t z = 1 t 3 t d x = 1 + 2 t + t y = 1 2 t + 2 t z = 1 t 2 a La recta ( d ) y el plano ( P ) se secan en el punto A 8 ; 3 ; 2 . b La recta ( d ) y el plano ( P ) son perpendiculares. c La recta ( d ) es una recta del plano ( P ) . d La recta ( d ) y el plano ( P ) son estrictamente paralelos. 3 a La recta ( MN ) y recta ( d ) son orthogonales b La recta ( MN ) y recta ( d ) son paralelas. https://chingmath.fr chapExoCorrec/3172 sacados/3172 chapExoCorrec/3195 sacados/3195 France Juin 2006 4 points chapExoCorrec/5531 sacados/5531
c La recta ( MN ) y recta ( d ) son secantes. d La recta ( MN ) y recta ( d ) son coincidentes. 4 a Les planos ( P ) y ( S ) son paralelos. b La recta (Δ) de representación paramétrica: x = t y = 2 t z = 3 t t R es la recta de intersección de los planos ( P ) y ( S ) . c Le punto M pertenece a la intersección de los planos ( P ) y ( S ) . d Les planos ( P ) y ( S ) son perpendiculares. E.3140 En el espacio referido a un sistema de referencia O ; i ; j ; k ortonormado, consideramos los puntos : A de coordenadas 3 ; 1 ; 5 ; B de coordenadas 0 ; 4 ; 5 ; C de coordenadas 1 ; 2 ; 5 ; D de coordenadas 2 ; 3 ; 4 . Para cada una de las seis afirmaciones siguientes, indique si es verdadera o falsa. No se requiere justificación. El candidato debe indicar en su copia el número de la pregunta y la men-ción ˇVERDADER o ˇFALSOı. Se otorgan 0,5 puntos por cada respuesta correcta y se restan 0 ; 25 puntos por cada re-spuesta incorrecta. No se penaliza la falta de respuesta. Si el total es negativo, se reduce a 0. 1 Los puntos A , B y D están alineados. 2 La recta ( AB ) está contenida en el plano de ecuación cartesiana : x + y = 4 . 3 Una ecuación cartesiana del plano ( BCD ) es : 18 x 9 y 5 z + 11 = 0 4 Los puntos A , B , C y D son coplanares. 5 Una representación paramétrica de la recta ( BD ) es : x = 1 2 k y = 7 2 + k z = 1 2 9 k donde k R E.3149 Primera parte El espacio se refiere a un sistema de coordenadas ortonormales O ; i ; j ; k . Consideramos : Los puntos : A 0 ; 0 ; 3 ; B 2 ; 0 ; 4 ; C 1 ; 1 ; 2 ; D 1 ; 4 ; 0 . Los planos : ( P 1 ) : 7 x +4 y 3 z +9=0 ; ( P 2 ) : x 2 y =0 . Las rectas 1 ) y 2 ) definidas por sus respectivos sis-temas de ecuaciones paramétricas : x = 1 + t y = 8 + 2 t z = 10 + 5 t donde t R x = 7 + 2 t y = 8 + 4 t z = 8 t donde t R Para cada pregunta, solo una de las cuatro propuestas es cor-recta. El candidato indicará en la copia el número de la pre-gunta y la letra correspondiente a la respuesta elegida. No se requiere justificación. Una respuesta correcta vale 0 ; 5 puntos ; una respuesta incor-recta resta 0 ; 25 puntos ; la ausencia de respuesta se cuenta como 0 puntos. Si el total es negativo, la nota se reduce a 0. 1 El plano ( P 1 ) es : a el plano ( ABC ) b el plano ( BCD ) c el plano ( ACD ) d el plano ( ABD ) 2 La recta 1 ) contiene : a el punto A b el punto B c el punto C d el punto D 3 Posición relativa de ( P 1 ) y 2 ) : a 2 ) es estrictamente paralela a ( P 1 ) b 2 ) está incluida en ( P 1 ) c 2 ) corta ( P 1 ) d 2 ) es ortogonal a ( P 1 ) 4 Posición relativa de 1 ) y 2 ) : a 1 ) es estrictamente paralela a 2 ) b 1 ) et 2 ) son coincidentes c 1 ) et 2 ) son sécantes d 1 ) et 2 ) son no coplanares. 5 La intersección de ( P 1 ) y ( P 2 ) es una recta cuya repre-sentación paramétrica es : a x = t y = 2 + 1 2 · t z = 3 · t b x = 2 · t y = t z = 3 + 6 · t c x = 5 · t y = 1 2 · t z = t d x = 1 + t y = 2 + t z = 3 · t Segunda Parte El espacio está referido a un marco de referencia ortonormal O ; i ; j ; k . Consideremos la recta ( D ) que pasa por https://chingmath.fr chapExoCorrec/3140 sacados/3140 chapExoCorrec/3149 sacados/3149
HGFEDCBAIJ A 0 ; 0 ; 3 y de la que un vector director es u 1 ; 0 ; 1 y la recta ( D ) que pasa por B 2 ; 0 ; 4 y de la que un vector director es v 0 ; 1 ; 1 . Se trata de demostrar que existe una única recta perpendic-ular tanto a ( D ) como a ( D ) , determinarla e identificar una propiedad de dicha recta. 1 Consideremos un punto M perteneciente a ( D ) y un punto M perteneciente a ( D ) definidos por AM = a · u y BM = b · v , donde a y b son números reales. Exprese las coordenadas de M , M y luego el vector MM en términos de a y b . 2 Demuestre que la recta ( MM ) es perpendicular a ( D ) y a ( D ) si, y sólo si, el par ( a ; b ) es solución del sistema : 2 a + b = 1 a + 2 b = 1 3 Resolver este sistema. Deduzca las coordenadas de los dos únicos puntos M y M , que aquí denotaremos como H y H , de modo que la recta ( HH ) sea perpendicular a ( D ) y a ( D ) . Demuestre que HH = 3 unidades de longitud. 4 Consideremos un punto M cualquiera de la recta ( D ) y un punto M cualquiera de la recta ( D ) . a Utilizando las coordenadas obtenidas en la pregunta 1 , demuestre que : MM 2 = ( a + b ) 2 + ( a 1) 2 + ( b + 1) 2 + 3 b Deduzca que la distancia mínima MM cuando M está en H y M está en H . E.3167 En este ejercicio, se pide al can-didato que responda con ˇVERDADER ı o ˇFALSOı, sin justificación, se solicita al candidato frente a una lista de afir-maciones. Toda respuesta conforme a la realidad matemática otorga 0 ; 4 puntos. Toda respuesta errónea resta 0 ; 1 puntos. La ausencia de respuesta no se contabiliza. El total no puede ser negativo. Se da el cubo ABCDEFGH , con aristas de longitud 1 , y los puntos medios I y J de las aristas [ AB ] y [ CG ] . Los elementos útiles de la figura se mues-tran al lado. El candidato debe eval-uar cada una de las 10 afirmaciones siguientes. Afirmación Verdadero Falso 1 AC · AI = 1 2 2 AC · AI = AI · AB 3 AB · IJ = AB · IC 4 AB · IJ = AB × IC × cos ı 3 Ahora utilizamos el sistema de coordenadas ortonormales A ; AB ; AD ; AE 5 Una representación paramétrica de la recta ( IJ ) es : x = t + 1 y = 2 t z = t donde t R 6 Una representación paramétrica de la recta ( IJ ) es : x = 1 2 t + 1 y = t + 1 z = 1 2 t + 1 2 donde t R . 7 6 x 7 y +8 z 3=0 es una ecuación carte-siana de la recta ( IJ ) . 8 La intersección de los planos ( FIJ ) y ( ABC ) es la recta que pasa por I y por el centro de la arista [ DC ] 9 El vector de coordenadas -4 1 2 es un vector normal al plano ( FIJ ) 10 El volumen del tetraedro EFIJ es igual a 1 6 5. Ejercicios no clasificados E.8137 Nos situamos en el espacio provisto de un sistema de coordenadas ortonormales cuyo origen es el punto A . Consideramos los puntos B 10 ; 8 ; 2 , C 1 ; 8 ; 5 y D 14 ; 4 ; 8 . 1 a Determinar un sistema de ecuaciones paramétricas de cada una de las rectas ( AB ) y ( CD ) . b Comprobar que las rectas ( AB ) y ( CD ) no son coplanares. 2 Consideramos el punto I de la recta ( AB ) con abscisa 5 y el punto J de la recta ( CD ) con abscisa 4 . https://chingmath.fr chapExoCorrec/3167 sacados/3167 HGFEDCBAIJ sacados/8137
(CDIJMP(ABM ABCDEFGHLSMIJK a Determinar las coordenadas de los puntos I y J y de-ducir la distancia IJ . b Demuestre que la recta ( IJ ) es perpendicular a las rec-tas ( AB ) y ( CD ) . La recta ( IJ ) se denomina perpendicular común a las rectas ( AB ) y ( CD ) . 3 Esta pregunta tiene como objetivo verificar que la dis-tancia IJ es la distancia mínima entre las rectas ( AB ) y ( CD ) . En el siguiente esquema se representan las rectas ( AB ) y ( CD ) , los puntos I y J , y la recta Δ paralela a la recta ( CD ) que pasa por I . Consideramos un punto M de la recta ( AB ) distinto del punto I . Consideremos un punto M de la recta ( CD ) distinto del punto J a Justificar que la paralela a la recta ( IJ ) que pasa por el punto M corta la recta Δ en un punto que deno-taremos P . b Demostrar que el triángulo MPM es rectángulo en P . c Justificar que MM >IJ y concluir. E.8141 Un artista desea realizar una escultura compuesta por un tetraedro colocado so-bre un cubo de 6 metros de arista. Estos dos sólidos están representados por el cubo ABCDDEFGH y por el tetraedro SELM que se muestran a con-tinuación. Se dota al espacio de un sis-tema de coordenadas ortonormales A ; AI ; AJ ; AK tal que : I [ AB ] , J [ AD ] , K [ AE ] y AI = AJ = AK =1 , la unidad gráfica representa 1 metros. Los puntos L , M y S se definen de la siguiente manera : L es el punto tal que : FL = 2 3 · FE M es el punto de intersección del plano ( BDL ) y la recta ( EH ) ; S es el punto de intersección de las rectas ( BL ) y ( AK ) . 1 Demuestra, sin calcular coordenadas, que las rectas ( LM ) y ( BD ) son paralelas. 2 Demuestra que las coordenadas del punto L son 2 ; 0 ; 6 3 a Da una representación paramétrica de la recta ( BL ) . b Comprueba que las coordenadas del punto S son (0 ; 0 . 4 Sea n el vector de coordenadas 3 ; 3 ; 2 . a Verifica que n es normal al plano ( BDL ) . b Demostrar que una ecuación cartesiana del plano ( BDL ) es : 3 x + 3 y + 2 z 18 = 0 c Se admite que la recta ( EH ) tiene como representación paramétrica: x = 0 y = s ( s R ) z = 6 Calcular las coordenadas del punto M . 5 Calcular el volumen del tetraedro SELM . Recordemos que el volumen V de un tetraedro viene dado por la sigu-iente fórmula : V = 1 3 × Aire de la base × Hauteur 6 El artista desea que la medida del ángulo SLE esté com-prendida entre 55 o y 60 o . ¾Se respeta esta restricción del ángulo? https://chingmath.fr (CDIJMP(ABM sacados/8141 Antilles-Guyane Juin 2018 5 points ABCDEFGHLSMIJK