Mathématiques (spécialité) · TerminaleBac
Quiz : orthogonalité et projeté orthogonal en Terminale
Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Deux droites de l'espace sont orthogonales quand leurs vecteurs directeurs ont un produit scalaire nul ; elles n'ont pas besoin d'être sécantes.
- Un plan est défini par un point A et un vecteur normal n : M appartient au plan si et seulement si le produit scalaire de AM par n est nul.
- Le projeté orthogonal H de M sur un plan P est le point de P tel que (MH) soit perpendiculaire à P ; c'est le point de P le plus proche de M.
- Pour calculer H : écrire H = M + t·n, puis trouver t en imposant que H vérifie l'équation du plan.
- Si M est déjà dans le plan, son projeté est M lui-même et la distance au plan vaut 0.
Avant de commencer
Ce quiz porte sur l'orthogonalité dans l'espace et sur le projeté orthogonal : droites orthogonales, droite et plan orthogonaux, vecteur normal à un plan, projeté d'un point sur une droite ou sur un plan 1. Ces notions font le lien entre le calcul (vecteurs, produit scalaire) et ce que l'on voit dans la figure en trois dimensions 3. Un sujet de géométrie du baccalauréat demande par exemple le projeté orthogonal d'un point sur un plan 4.
Tu as besoin des notions vues avant : bases et repères de l'espace, représentations paramétriques de droites, produit scalaire dans l'espace et équation cartésienne d'un plan. Les questions mélangent les formats : choix unique, choix multiples, vrai ou faux et réponses numériques. Prends un brouillon : plusieurs questions se résolvent en quelques lignes de calcul, et l'explication qui suit chaque réponse refait ce calcul pas à pas.
Quiz
15 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
-
Le projeté orthogonal de sur est le point appartenant à tel que soit perpendiculaire à 6. La proposition « parallèle » est fausse : une droite parallèle au plan ne le coupe pas, elle ne peut donc pas atteindre . Les deux dernières propositions décrivent des points qui dépendent d'un choix arbitraire de droite ou de point, alors que le projeté est unique.
-
Le projeté appartient au plan par définition, et c'est le point de le plus proche de 1 : pour tout de , . Comme est perpendiculaire au plan 6, elle est orthogonale à toutes les droites du plan. L'affirmation « le plus éloigné » est fausse : un plan est illimité, il n'existe aucun point de à distance maximale de . Dans le triangle rectangle en , l'hypoténuse est toujours au moins égale au côté .
-
Le vecteur est normal au plan, de norme . Le projeté s'écrit . Il vérifie l'équation : , donc et . Alors . L'erreur tentante consiste à prendre (le second membre) comme distance : il faut diviser par la norme du vecteur normal, ici .
-
Deux droites sont orthogonales lorsque leurs vecteurs directeurs sont orthogonaux 1, c'est-à-dire de produit scalaire nul. Avec : . Les autres donnent , et , tous non nuls. Attention à ne pas te contenter d'un seul signe « moins » dans les coordonnées : il faut bien calculer la somme des trois produits.
-
C'est faux. L'orthogonalité de deux droites ne concerne que la direction de leurs vecteurs directeurs. Deux droites peuvent être orthogonales sans avoir aucun point commun : dans un cube, une arête de la face du bas et une arête verticale qui ne la touche pas sont orthogonales mais non coplanaires. Seules des droites orthogonales et sécantes sont dites perpendiculaires.
-
C'est vrai. Un plan se définit par un point et un vecteur normal 1 : le plan est l'ensemble des points tels que . Tout vecteur avec dans le plan est donc orthogonal à , et un vecteur directeur d'une droite du plan est de cette forme. L'idée fausse serait de croire que est dirigé dans le plan : c'est l'inverse, il en est « sorti ».
-
Les coefficients de , , sont ceux du vecteur normal : 1. Comme appartient au plan, , soit et . La deuxième réponse oublie le changement de signe en passant le de l'autre côté. La troisième utilise les coordonnées de au lieu de celles du vecteur normal : confusion fréquente entre le point et le vecteur. La dernière vient d'une erreur de calcul sur .
-
En géométrie plane, les points se projetant sur forment une droite perpendiculaire ; dans l'espace, la différence est que cet ensemble est un plan perpendiculaire à 6. La réponse « droite » correspond donc à une habitude du plan appliquée à tort à l'espace. Le point n'est qu'un élément de cet ensemble, et la droite se projette sur elle-même, pas sur un seul point .
-
Les points de s'écrivent . Le projeté vérifie : , soit et . Donc et son ordonnée est . On peut vérifier : et . L'erreur tentante est de prendre l'ordonnée de (qui vaut ) : le projeté a ses propres coordonnées.
-
Le vecteur est normal à . On écrit et on impose : , donc et . La réponse vient d'une erreur de signe sur : le point obtenu s'éloigne du plan au lieu de s'en rapprocher. correspond à , valeur qui ne vérifie pas l'équation (). est le symétrique de par rapport à l'origine, qui n'est pas dans le plan.
-
C'est vrai : projeter d'abord sur un plan, puis sur une droite de ce plan, revient à projeter directement sur la droite. Cette propriété est une généralisation du théorème des trois perpendiculaires 6. Elle exige que soit contenue dans : si la droite sortait du plan, on ne pourrait pas conclure. C'est une façon pratique de ramener un calcul dans l'espace à un calcul dans un plan.
-
Le plan est le plan (face du bas), de vecteur normal . Le projeté de s'obtient en annulant la cote : , qui est le point . On vérifie que est dirigée par , donc perpendiculaire au plan 6. n'est pas dans le plan, et ou ne sont pas alignés avec selon la direction normale.
-
La projection orthogonale d'une droite sur une autre multiplie toutes les longueurs par 6. Ici cm. L'erreur courante est d'utiliser , ce qui donnerait environ cm : le sinus servirait pour la longueur de la perpendiculaire abaissée, pas pour la longueur projetée.
-
C'est vrai. Le projeté est le point de le plus proche de 1 ; si est dans , ce point est lui-même, à distance . Dans la méthode de calcul , on trouve alors . Penser que le projeté « doit forcément être un autre point » est une confusion avec le cas général où est hors du plan.
-
Calculons . Un vecteur directeur orthogonal au vecteur normal est parallèle au plan : la droite est donc parallèle à ou contenue dans . Pour savoir lequel des deux cas se présente, il faudrait l'équation de et un point de , mais la question ne demande pas cette précision. La droite serait orthogonale au plan si était colinéaire à , ce qui n'est pas le cas ici.
Les questions qu'on se pose
Comment savoir si je dois utiliser le produit scalaire ou une équation de plan ?
Le produit scalaire sert à tester une orthogonalité : deux vecteurs directeurs, ou un vecteur directeur et un vecteur normal, dont le produit scalaire est nul 1. L'équation cartésienne sert à décrire un plan et à vérifier qu'un point lui appartient. Dans un calcul de projeté, on utilise les deux : le vecteur normal donne la direction de la perpendiculaire, et l'équation du plan permet de trouver la valeur du paramètre .
Que faire quand le sujet de bac demande « le projeté orthogonal de $E$ sur un plan » ?
Identifie un vecteur normal du plan (lu dans son équation ou obtenu par produit scalaire), écris la droite passant par de vecteur directeur ce vecteur normal, puis cherche son intersection avec le plan. Ce point d'intersection est le projeté 6. Les sujets d'examen utilisent ce projeté pour calculer une aire 4. Vérifie toujours à la fin que le point trouvé vérifie l'équation du plan.
Le projeté orthogonal est-il toujours unique ?
Oui, pour un point donné et un plan ou une droite donnés, il n'existe qu'un seul projeté orthogonal : c'est le point le plus proche 1. C'est ce qui permet de définir la distance d'un point à un plan comme la longueur , sans ambiguïté.
Sources
Programme visé : Programme de spécialité de mathématiques de Terminale générale – Géométrie dans l'espace · Ministère de l'Éducation nationale
- Programme de spécialité de mathématiques de Terminale générale – Géométrie dans l'espace, Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 6 novembre 2026.
- MATHÉMATIQUES Espace et géométrie – Informer et accompagner, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
- Intentions majeures – Orthogonalité et distances dans l'espace, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
- Sujet d'examen – Géométrie et projeté orthogonal (24-MATJ2G11), Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 6 novembre 2026.
- Cycle terminal de la voie générale – Ressources pédagogiques, Éduscol. Consulté le 6 novembre 2026.
- Projection orthogonale, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.