1 .a) On a :
M(x,y,z)∈(S) ⇔x2+y2+z2−2x−2y−2z−1=0
⇔x2−2x+y2−2y+z2−2z=1
⇔x2−2(1)x+(1)2+y2−2(1)y+(1)2+z2−2(1)z+(1)2=1+(1)2+(1)2+(1)2
⇔(x−1)2+(y−1)2+(z−1)2=4
⇔(x−(1))2+(y−(1))2+(z−(1))2=(2)2
Donc: la sphère (S) a pour centre le point Ω(1,1,1) et pour rayon 2
1 .b) on a :
d(Ω,(P))=(0)2+(1)2+(1)2∣(1)−(1)∣=0
puisque: d(Ω,P)<R(R=2) alors : le plan(P)coupe la spheˋre(S)suivant un cercle(C)
1 .c) puisque: d(Ω,P)=0
alors: le plan P coupe la sphère (S) suivant un grand cercle (C).
Le centre du grand cercle (C) est la projection orthogonale du point Ω (centre de la sphère (S)) sur le plan (P) c'est le point Ω(1,1,1) car (Ω∈(P)).
Le rayon du grand cercle (C):
r=R2−d2(Ω,(P))=22−02=2.
On conclue: la cercle (C) a pour centre le point Ω(1,1,1) et pour rayon 2.
2 .a) on a le plan (P) d'équation y−z=0.
d' où: u(0,1,−1) est un vecteur normal du plan (P).
on a aussi:
(Δ) orthogonale au plan (P).
Donc: u(0,1,−1) est un vecteur directeur de la droite (Δ).
2 .b)
on a: Ω(1,1,1) A(1,−2,2)→ΩA(0,−3,1) et u(0,1,−1)
d' où: ΩA∧u=∣∣−311−1∣∣i−∣∣010−1∣∣j+∣∣0−301∣∣k=2⋅i
Alors: ∣∣ΩA∧u∥=2
puisque: ∥u∥=(0)2+(1)2+(−1)2=2
Donc: ∣∣ΩA∧u∥=2∣∣u∥
On a: d(Ω,Δ)=∥u∥∥ΩA∧u∥
puisque: ∣∣ΩA∧u∥=2∥u∥
Alors: d(Ω,Δ)=2
d'où d(Ω,Δ)<R(R=2)
Donc: la droite (Δ) coupe la sphère (S) en deux points d'intersection.
Donc on déduit que la droite (Δ) coupe la sphère (S) en deux points.
2 .c) on a : une représentation paramétrique de la droite (Δ) :
⎩⎨⎧x=1y=−2+t ( avec t∈R)z=2−t
Déterminons les coordonnées du point M d'intersection de la droite (Δ) et de la sphère (S).
On remplace les inconnues x,y et z de l'équation de la sphère (S) par celles de la droite (Δ).
On trouve:
t2−4t+3=0. en effet: Δ=4
d' où: t=1 ou t=3.
alors:
pour t=1
⎩⎨⎧x=1y=−2+1=−1z=2−1=1 pour t=3 ⎩⎨⎧x=1y=−2+3=1z=2−3=−1
Donc:
(Δ)∩(S)={A1(1,−1,1);A2(1,1,−1)}.