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Les droites : Démonstration à connaitre

En utilisant le déterminant, établir la forme générale d'une équation de droite.

Cette propriété est énoncée de la façon suivante dans le cours :

Propriété

Dans un repère du plan, les coordonnées \((x;y)\) de tous les points \(M\) d'une droite \(d\) vérifient une équation de la forme :

\(ax+by+c=0\)

où \(a,b\) et \(c\) sont des nombres réels tels que \(a\) et \(b\) ne sont pas simultanément nuls.
Une telle équation s'appelle une équation cartésienne de la droite \(d\).


Stratégie de la démonstration

Nous allons utiliser la propriété qui dit qu'un vecteur directeur d'une droite est colinéaire à tout vecteur \(\overrightarrow{AM}\) (où A et M sont des points de la droite).
A l'aide du déterminant on trouvera une relation qui sera l'équation cartésienne de la droite.

Démonstration

Soit \(A(x_A;y_A)\) un point de la droite \(d\) et \( \vec{u} \begin{pmatrix} \alpha \\ \beta \end{pmatrix} \) un vecteur directeur de \(d\).

\(M(x;y) \in d \Leftrightarrow \overrightarrow{AM} \begin{pmatrix} x-x_A \\ y-y_A \end{pmatrix} \) et \( \vec{u} \begin{pmatrix} \alpha \\ \beta \end{pmatrix} \) sont colinéaires.

                   \(\Leftrightarrow dét(\overrightarrow{AM},\vec{u})=0\)

                   \(\Leftrightarrow \beta(x-x_A)-\alpha(y-y_A)=0\)

                   \(\Leftrightarrow \beta x-\alpha y +(\alpha y_A-\beta x_A)=0\)

On obtient bien une équation de la forme \(ax+by+c=0\) avec \(a=\beta, b=-\alpha\) et \(c=\alpha y_A-\beta x_A\), et on a \((\beta;-\alpha)\neq (0;0)\) car \(\vec{u}\neq \vec{0}\).