Oral capes/cafep - définitions "bouclantes"

Bonjour tout le monde,
Je suis nouveau sur le forum et suis actuellement en train de préparer l'oral du CAFEP.

Je suis en difficulté concernant les leçons de géométrie, notamment "droite et plan de l'espace" et "produit scalaire dans le plan".

Par exemple pour définir une droite passant par un point $A$ et portée par un vecteur $\vec{u}$, on peut dire qu'il s'agit de l'ensemble des points $M$ tels que $\vec{AM} = k\vec{u}$ avec $k$ un réel.
Or si l'on définit un vecteur par sa norme, DIRECTION, et sens cela fait intervenir la notion de droite...

De même on peut définir dans un repère orthonormé le produit scalaire $\vec{u}.\vec{v} = xx' + yy'$ (avec $(x,y)$ les coordonnées de $\vec{u}$ et $(x',y')$ les coordonnées de $\vec{v}$).
Mais comment définir un repère orthonormé autrement qu'un couple $\vec{i}$, $\vec{j}$ qui vérifie $\vec{i}.\vec{i} = 1$ ; $\vec{j}.\vec{j} = 1$ et $\vec{i}.\vec{j} = 0$ ? Ce qui fait donc intervenir la notion de produit scalaire...

Avez-vous des idées sur comment définir les notions sans "boucler"?
En vous remerciant d'avance.
PS : Navré si mon message est illisible, je ne suis pas certain de savoir écrire des mathématiques numériquement...

[En $\LaTeX$, ce sont les expressions mathématiques au complet que l'on encadre par des $\$$, pas seulement quelques termes. ;-) AD]

Réponses

  • Pourvu que k soit non nul..
  • $\vec{u}$ est un vecteur directeur que je suppose non nul (j'ai oublié de le mentionner dans mon précédent message).

    k peut être nul, le point M ainsi obtenu sera simplement le point A.
  • Mouais, mais ce cas ceci n'a aucun intérêt
  • Bonjour.

    La droite est généralement définie avant qu'on voit les vecteurs, donc ce que tu présentes comme une définition n'est qu'une caractérisation de la droite. Il n'y a pas de circularité.
    II est par contre nécessaire de prouver cette caractérisation.

    Cordialement.
  • De même tu n'as pas besoin des vecteurs pour définir un repère orthonormé.

  • Bonjour Gerard0, merci pour ta réponse.

    Je comprends que ma définition n'est en fait qu'une caractérisation mais je ne vois pas ce que pourrait être la définition originelle d'une droite.

    En cherchant sur le net et dans des bouquins je trouve des "définitions" intuitives qui ne me satisfont pas.

    Mon blocage est peut-être stupide mais j'essaye simplement de faire les choses bien.
  • OK.

    En géométrie synthétique, points, droites et plans sont les objets de base et ne sont pas définis. Seules leurs relations sont données par les axiomes.
    Dans les présentations actuelles de niveau supérieur, les droites sont les sous-espaces affines de dimension 1. Ce qui correspond tout à fait à ta caractérisation.

    Cordialement.
  • Merci Gerard0, je pense pouvoir me débrouiller avec cela.
  • Questions possibles :

    Les concepts de distance et d'orthogonalité étant supposés connu du collège, pourquoi une définition en 1ère du produit scalaire peut se faire par $\vec{u} \cdot \vec{v}=xx'+yy'$ ? Plus précisément pourquoi cette valeur ne dépend pas du choix de la base orthonormée ? Quelle autre définition peut-on proposer en supposant les rapports trigonométriques de mesure d'angle connus du collège ? Quels sont respectivement les avantages et inconvénients de ces deux définitions pour construire une leçon complète et rigoureuse en classe de 1ère sur le produit scalaire ?
  • Bonjour.

    Le sujet a déjà été traité plusieurs fois sur le forum. L'avantage des maths c'est qu'on peut prendre comme définition ce qui est une caractérisation avec une autre définition. Mais pour le faire correctement, il faut plus que quelques lignes ... et bien préciser quels sont les prérequis ("Les concepts de distance et d'orthogonalité étant supposés connu du collège," est un peu léger). N'importe comment, toute définition du produit scalaire donne des parties de preuve assez délicates, vu le faible niveau des élèves en géométrie.

    Cordialement.
  • Je complète avec une autre définition, plus géométrique, du produit scalaire :
    $\vec{AA}.\vec{AC} = 0$ et pour $B\neq A,\ \vec{AB}.\vec{AC} = \overline{AB}\times \overline{AH},$ où $H$ est le projeté de $C$ sur $(AB)$ (on peut éviter les mesures algébriques en faisant des cas, suivant que $A$ est entre $B$ et $H$ ou pas).
    Et la classique trigonométrique
    $\vec{AB}.\vec{AC} = AB\times AC\times \cos(\vec{AB},\vec{AC})$.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.