Produit scalaire

Maths Première

Définition

Le produit scalaire de deux vecteurs $\vec{u}$ et $\vec{v}$ est un nombre réel qui mesure leur degré d'alignement. Il s'exprime à partir des normes et de l'angle $\theta$ entre les vecteurs, ou directement à partir des coordonnées dans un repère orthonormé. Deux vecteurs non nuls sont orthogonaux si et seulement si leur produit scalaire est nul.

Formule

$$\vec{u}\cdot\vec{v}=\|\vec{u}\|\,\|\vec{v}\|\cos\theta=x\,x'+y\,y'$$

Exemple corrigé

Énoncé

Dans un repère orthonormé, soit $\vec{u}(2\,;\,3)$ et $\vec{v}(4\,;\,-1)$. Calculer $\vec{u}\cdot\vec{v}$ et préciser si les vecteurs sont orthogonaux.

Solution

Avec les coordonnées, $\vec{u}\cdot\vec{v}=x x'+y y'$ :
$$\vec{u}\cdot\vec{v}=2\times 4+3\times(-1)=8-3=5.$$
Comme $\vec{u}\cdot\vec{v}=5\neq 0$, les vecteurs ne sont pas orthogonaux.
Donc $\boxed{\vec{u}\cdot\vec{v}=5}$ et $\vec{u}$, $\vec{v}$ ne sont pas orthogonaux.

Erreurs classiques

  • Croire que le produit scalaire est un vecteur : c'est un nombre réel (un scalaire).
  • Oublier que la formule par coordonnées $xx'+yy'$ n'est valable que dans un repère orthonormé.

Pour aller plus loin : le chapitre « Produit scalaire et géométrie repérée » (cours et exercices corrigés).

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