🔄 10 Exercices: Rotation dans le Plan
1ère Bac Sciences Mathématiques SM
Exercice 1: Rotation de base
Soit A(3,1). Déterminer les coordonnées de A’ image de A par la rotation de centre O(0,0) et d’angle π/2.
Solution :
Matrice de rotation :
\( \begin{pmatrix} 0 & -1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 \\ 3 \end{pmatrix} \)
⇒ A'(-1,3)
Exercice 2: Rotation complexe
Soit z = 2+2i. Trouver z’ image de z par r(O,π/4).
Solution :
\( z’ = e^{iπ/4}z = (\frac{\sqrt{2}}{2} + i\frac{\sqrt{2}}{2})(2+2i) \)
\( = (\sqrt{2} + i\sqrt{2})(1+i) = \sqrt{2}(1+i)^2 = \sqrt{2}(2i) = 2i\sqrt{2} \)
Exercice 3: Centre différent
Soit Ω(1,1) et A(2,3). Trouver A’ image de A par r(Ω,π).
Solution :
Translation pour ramener Ω à l’origine :
A” = (2-1,3-1) = (1,2)
Rotation de π : (-1,-2)
Translation inverse : A’ = (-1+1,-2+1) = (0,-1)
Exercice 4: Composition
Soit r1 = r(O,π/3) et r2 = r(O,π/6). Déterminer r2 ∘ r1.
Solution :
La composée de deux rotations de même centre est une rotation d’angle la somme des angles :
r2 ∘ r1 = r(O, π/3 + π/6) = r(O, π/2)
Exercice 5: Rotation et droite
Soit (D): y = 2x. Déterminer l’équation de (D’) image de (D) par r(O,π/2).
Solution :
Le vecteur directeur (1,2) devient (-2,1) par rotation.
Pente de (D’) : \( \frac{1}{-2} = -\frac{1}{2} \)
⇒ (D’): y = -½x
Exercice 6: Caractérisation
Montrer que la transformation z’ = (1+i)z est une rotation dont on précisera centre et angle.
Solution :
1+i = √2 eiπ/4 ⇒ rotation de centre O (car pas de terme constant)
Angle : π/4, rapport : √2 (homothétie composée)
Exercice 7: Points invariants
Déterminer les points invariants par r(Ω,π/3).
Solution :
Seul le centre Ω est invariant dans une rotation d’angle non nul.
(Car ΩM = ΩM’ et angle(ΩM,ΩM’) = θ ≠ 0 ⇒ M = M’ seulement si M = Ω)
Exercice 8: Rotation réciproque
Soit r = r(O,2π/5). Déterminer r-1.
Solution :
La réciproque d’une rotation r(O,θ) est r(O,-θ) :
r-1 = r(O,-2π/5)
Exercice 9: Construction géométrique
Construire le point B’ image de B(1,2) par r(A(1,1),π/3).
Solution :
1. Tracer [AB] avec AB = √((1-1)²+(2-1)²) = 1
2. Construire l’angle de π/3 en A
3. Reporter la distance AB = AB’ = 1
4. Coordonnées exactes : B'(1 + cos(π/3)-sin(π/3), 1 + sin(π/3)+cos(π/3))
Exercice 10: Synthèse
Soit r = r(Ω(1,-1),π) et A(3,0).
1. Trouver A’ = r(A)
2. Montrer que Ω est milieu de [AA’]
Solution :
1. Translation de vecteur -Ω : A” = (2,1)
Rotation de π : (-2,-1)
Translation inverse : A’ = (-1,-2)
2. Milieu de [AA’] = \( \left(\frac{3-1}{2}, \frac{0-2}{2}\right) = (1,-1) = Ω \)
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