Coefficient directeur dans l'espace

Bonjour,

En TS, nous sommes dans le chapitre géométrie repérée, et en particulier sur les représentations paramétriques de droites et de plans.
Dans un exercice, on commençait par demander une représentation paramétrique de la droite passant par A et B puis on demandait si C et D appartenaient à (AB).
J'ai un élève qui a essayé de calculer le coefficient directeur de la droite (CD) (c'est un élève qui a beaucoup de prise d'initiative, il ne demande jamais :"c'est quoi la méthode", il se lance et teste). Bon le problème évidemment, c'est que dans l'espace il y a une cote et il s'est retrouvé bien embêté. Bon du coup, je l'ai redirigé vers la méthode attendue (remplacer x,y,z par les coordonnées de C et regarder si le système d'inconnue t est incompatible ou non), d'autres élèves se sont mis à calculer les coordonnées du vecteur $\overrightarrow{CD}$ et ont vu qu'il n'était pas colinéaire à $\overrightarrow{AB}$ donc les points $A,B,C,D$ n'étaient pas alignés.

Mais quand même, ça m'a fait me poser des questions. Peut-on définir un coefficient directeur pour une droite dans l'espace ? Je pense que non, car je n'ai jamais vu ça, mais bon... Je m'imagine bien un petit triangle venant se poser sur la droite et qui peut tourner suivant le plan dans lequel on plonge la droite.
La notion de coefficient directeur dans le plan, c'est de venir calculer la tangente de l'angle entre la droite en question et l'axe des abscisses. D'ailleurs pour parler de tangente, il faut un triangle rectangle. Donc le coefficient directeur dans le plan n'est valable qu'avec des repères orthogonaux ?

Qu'en pensez-vous ?
Merci beaucoup.

Réponses

  • L'analogue 3D du coefficient directeur est le vecteur directeur.
    Ton élève pourrait regarder lesquels des vecteurs AB, AC, AD, BC etc. sont colinéaires.
  • L'analogue en 3D du coefficient directeur est le vecteur directeur.

    Ah bon ?

    Alors quel est l'analogue en 3D, du vecteur directeur en 2D ?
    Karl Tremblay 1976-2023, je t'appréciais tellement.
  • Je dirais que le "coefficient directeur" d'une droite de l'espace est le couple $(a,c)$ de réels tel que la droite admette comme équations
    $$\left\{\begin{align} y&=ax+b\\ z&=cx+d\end{align}\right.$$
    Bien sûr, ça dépend du repère et ça ne marche pas pour toutes les droites (pas pour celles parallèles au plan $x=0$). Mais c'est déjà le cas pour le coeffcient directeur d'une droite du plan.
  • Bonjour,

    Dans le plan le coefficient directeur $a$ d'une droite $D$ est la deuxième composante du vecteur directeur $\vec{u}$ de D de première composante 1.
    Si on prend deux points distincts $A$ et $B$ de la droite $D$, un vecteur directeur de $D$ est $\overrightarrow{AB}(x_B-x_A,y_B-y_A)$, donc $\vec{u}=\dfrac{1}{x_B-x_A}\overrightarrow{AB}$ soit $\overrightarrow{u}(1,\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A})$.

    Dans l'espace on a donc $\overrightarrow{AB}(x_B-x_A,y_B-y_A,z_B-z_A)$ d'où $\overrightarrow{u}(1,\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A},\dfrac{z_B-z_A}{x_B-x_A})$.
    Pourrait-on alors dire que l'analogue dans l'espace du coefficient directeur dans le plan $\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A}$ est le couple $(\dfrac{y_B-y_A}{x_B-x_A},\dfrac{z_B-z_A}{x_B-x_A})$ ?
    Tout ceci ne fonctionnant que si $x_A\neq x_B$ et donc si $D$ n'est pas parallèle à $(yOz)$.

    Je ne fais que reprendre ce qu'a dit Gabuzomeu (il me semble) mais formulé un peu différemment.
  • Bonjour.

    A priori, un coefficient est un nombre. Comme un point et un seul nombre ne permet pas de définir une droite de l'espace repéré, il est préférable de limiter cette notion déficiente (*) de coefficient directeur aux droites "non verticales" du plan repéré.

    Cordialement.

    (*) certaines droites n'ont pas de coefficient directeur ($\infty$ n'est pas vraiment un coefficient)
  • Oui je suis d'accord mais je voulais aller au bout du raisonnement.
  • cette notion déficiente de coefficient directeur
    Gérard, tu te laisses emporter. Les droites de l'espace passant par un point donné forment un plan projectif. Les "coefficients directeurs" donnent une carte affine de ce plan projectif. Ça n'a rien de déficient, il est dans la nature des choses qu'il y ait besoin de plusieurs cartes affines pour recouvrir un espace projectif.
    Edit : en passant, les "coefficients directeurs" explicitent le fait que la variété des droites de l'espace passant par un point fixé est de dimension 2.
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