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Vecteurs : norme, produit scalaire, produit vectoriel et angle

Saisissez deux vecteurs du plan ou de l'espace pour obtenir leurs normes, le produit scalaire, le produit vectoriel, l'angle entre eux et la projection.

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Résultats

Produit scalaire u · v

15

Angle entre u et v

53,13 °

Norme de u
5
Norme de v
5
Produit vectoriel u ∧ v : x
0
Produit vectoriel u ∧ v : y
0
Produit vectoriel u ∧ v : z
-20
Aire du parallélogramme ‖u ∧ v‖
20
Projection de u sur v (mesure algébrique)
3

Les vecteurs du plan et de l’espace

Un vecteur a une norme, une direction et un sens ; on le repère par ses coordonnées : u (3 ; 4) dans le plan, ou u (1 ; 2 ; 3) dans l’espace. Les vecteurs décrivent des déplacements, des vitesses, des forces ou des directions en infographie. Ce calculateur prend deux vecteurs u et v et calcule les opérations les plus utilisées en mathématiques, en physique et en ingénierie.

Les formules

  • Norme : ‖u‖ = √(x² + y² + z²)
  • Produit scalaire : u · v = xx’ + yy’ + zz'
  • Angle : θ = arccos(u · v ÷ (‖u‖ × ‖v‖))
  • Produit vectoriel : u ∧ v = (yz’ − zy’ ; zx’ − xz’ ; xy’ − yx')
  • Projection de u sur v (mesure algébrique) : u · v ÷ ‖v‖

Dans le plan, le calculateur considère que les vecteurs sont dans le plan (x, y) : le produit vectoriel est alors porté par l’axe z.

Exemple dans le plan

u (3 ; 4) et v (5 ; 0).

  1. ‖u‖ = √(9 + 16) = 5 et ‖v‖ = 5.
  2. u · v = 3 × 5 + 4 × 0 = 15.
  3. θ = arccos(15 ÷ 25) = arccos 0,6 = 53,13°.
  4. Produit vectoriel : (0 ; 0 ; 3 × 0 − 4 × 5) = (0 ; 0 ; −20) : le parallélogramme construit sur u et v a une aire de 20.
  5. La projection de u sur v vaut 15 ÷ 5 = 3 : l’ombre de u sur l’axe des abscisses.

Exemple dans l’espace

u (1 ; 2 ; 3) et v (4 ; 5 ; 6) donnent un produit scalaire de 32, des normes de 3,742 et 8,775, un angle de 12,93° et un produit vectoriel (−3 ; 6 ; −3), de norme 7,348.

Ce que dit le produit scalaire

Produit scalaire Angle Interprétation
positif aigu, moins de 90° les vecteurs vont à peu près dans le même sens
nul droit, 90° vecteurs orthogonaux
négatif obtus, plus de 90° ils vont à peu près en sens contraire

En physique, le travail d’une force est le produit scalaire de la force et du déplacement : seule la composante de la force dans le sens du mouvement travaille.

Ce que dit le produit vectoriel

Le produit vectoriel est orthogonal aux deux vecteurs, selon la règle de la main droite, et sa norme vaut ‖u‖ × ‖v‖ × sin θ, l’aire du parallélogramme. Il est nul quand les vecteurs sont colinéaires. Il donne la normale à une surface en 3D, le moment d’une force et la force de Lorentz subie par une charge en mouvement dans un champ magnétique.

Conseils

Utilisez la même unité pour toutes les coordonnées. Pour obtenir un vecteur unitaire, divisez chaque coordonnée par la norme. Le produit scalaire est commutatif (u · v = v · u), mais pas le produit vectoriel : v ∧ u est l’opposé de u ∧ v.

Questions fréquentes

Comment calculer un produit scalaire ?

On multiplie les coordonnées correspondantes et on additionne : u · v = xx' + yy' + zz'. Pour u (3 ; 4) et v (5 ; 0), le produit scalaire vaut 15.

Comment trouver l'angle entre deux vecteurs ?

θ = arccos(u · v ÷ (‖u‖ × ‖v‖)). Pour u (3 ; 4) et v (5 ; 0) : arccos(15 ÷ 25) = 53,13°.

Que signifie un produit scalaire nul ?

Les deux vecteurs sont orthogonaux, à condition qu'aucun des deux ne soit le vecteur nul.

À quoi sert le produit vectoriel ?

Il donne un vecteur orthogonal à u et à v, dont la norme est l'aire du parallélogramme qu'ils forment. On l'utilise pour les normales en 3D, le moment d'une force ou la force de Lorentz.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.