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Équations de droites

Vecteur directeur et équation cartésienne (forme ax + by + c = 0 démontrée avec le déterminant), équation réduite et pente, droite passant par deux points et alignement, droites parallèles ou sécantes, point d’intersection de deux droites données par leur équation réduite.

À propos de cette page
Des exercices corrigés de seconde sur les équations de droites, classés par cas et par difficulté : vecteur directeur lu sur ax + by + c = 0, appartenance d’un point, pente lue sur un graphique, équation réduite par deux points, alignement, droites parallèles avec ab′ − a′b, intersections et paramètres. Chaque « Démontrer » a une rédaction modèle.

20 exercices, classés par cas comme le cours. Écris ta réponse, puis « Vérifier ».

Cas 1Vecteur directeur et équation cartésienne

Réflexe — point et vecteur : det(AM⃗, u⃗) = 0, puis je développe ; équation ax + by + c = 0 : vecteur directeur (−b ; a) ; un point est sur la droite si ses coordonnées donnent 0. Revoir la méthode →

Exercice 1★★★Facile

Pour chaque droite, donne les coordonnées du vecteur directeur (−b;a) lu sur son équation cartésienne ax+by+c=0.

  1. d1:3x+5y−4=0 : ( ; )
    a=3 et b=5, donc (−b;a)=(−5;3).
  2. d2:x−6y+2=0 : ( ; )
    a=1 et b=−6, donc (−b;a)=(6;1). Attention au signe : −b=−(−6)=6.
  3. d3:−2x+13=0 : ( ; )
    Il n’y a pas de terme en y : b=0 et a=−2, donc (0;−2). La droite est verticale (x=6,5), ce que confirme ce vecteur « tout en hauteur ».
  4. d4:7y+1=0 : ( ; )
    a=0 et b=7, donc (−7;0) : la droite est horizontale (y=−17).
Exercice 2★★★Facile

On considère la droite d:6x−y−4=0. Pour chaque point, calcule 6x−y−4 avec ses coordonnées : le point est sur d si et seulement si on trouve 0.

  1. A(1;2) : 6x−y−4=
    6×1−2−4=0 : A appartient à d.
  2. B(−1;−9) : 6x−y−4=
    6×(−1)−(−9)−4 =−6+9−4 =−1≠0 : B n’appartient pas à d.
  3. C(0,5;−1) : 6x−y−4=
    6×0,5−(−1)−4 =3+1−4 =0 : C appartient à d.
  4. Le point de d d’abscisse 3 a pour ordonnée
    On remplace x par 3 : 18−y−4=0, donc y=14. Le point (3;14) est sur d.
Exercice 3★★★Moyen

Dans un repère orthonormé, on donne A(2;−3) et u→(4;1). On note d la droite passant par A et dirigée par u→.

  1. Démontrer que d a une équation de la forme x−4y+c=0, et donner c : c=
    Rédaction attendue. Soit M(x;y) un point du plan. On a AM→(x−2;y+3). Le point M appartient à d si et seulement si AM→ et u→ sont colinéaires, c’est-à-dire si et seulement si det(AM→,u→)=0. Or det(AM→,u→) =(x−2)×1−(y+3)×4 =x−2−4y−12 =x−4y−14. Donc d a pour équation x−4y−14=0, et c=−14. Contrôle avec A : 2+12−14=0.
  2. Le point de d d’ordonnée 0 a pour abscisse
    Avec y=0 : x−14=0, donc x=14. C’est le point (14;0), où d coupe l’axe des abscisses.
  3. Le point P(k;2k) appartient à d pour k=
    On remplace : k−4×2k−14=0, soit −7k=14 et k=−2. Contrôle avec P(−2;−4) : (−2)−4×(−4)−14=0.
Exercice 4★★★Difficile

Démonstration et paramètre. Le plan est muni d’un repère orthonormé.

  1. On note E l’ensemble des points M(x;y) tels que 5x−2y+6=0. Justifier que E est une droite. Le point A de E d’abscisse 0 a pour ordonnée
    Rédaction attendue. Avec x=0 : −2y+6=0, donc y=3 et A(0;3)∈E. On pose u→(2;5) (c’est (−b;a) avec a=5, b=−2), non nul. Pour M(x;y) : AM→(x;y−3) et det(AM→,u→) =x×5−(y−3)×2 =5x−2y+6. Donc M∈E ⟺det(AM→,u→)=0 ⟺AM→ et u→ sont colinéaires. E est la droite passant par A(0;3) et dirigée par u→(2;5).
  2. Pour un réel t, dt:(t−1)x+4y−3 =0. Elle est dirigée par w→(8;−6) pour t=
    dt est dirigée par (−4;t−1). Il faut que ce vecteur soit colinéaire à w→ : (−4)×(−6)−(t−1)×8 =0, soit 24−8t+8=0, donc 32=8t et t=4. Contrôle : d4:3x+4y−3=0 est dirigée par (−4;3), et (8;−6)=−2×(−4;3).
  3. dt passe par le point (−1;2) pour t=
    On remplace x par −1 et y par 2 : (t−1)×(−1)+4×2−3 vaut 1−t+8−3, c’est-à-dire 6−t. Il est nul pour t=6.
  4. dt est horizontale (dirigée par (1;0)) pour t=
    Le vecteur (−4;t−1) est colinéaire à (1;0) si et seulement si (−4)×0−(t−1)×1 =0, soit t=1. L’équation devient 4y−3=0, c’est-à-dire y=0,75.

Cas 2Équation réduite et pente

Réflexe — j’isole y : le nombre devant x est la pente m, le terme constant est p ; sur un graphique, pente = déplacement vertical ÷ déplacement horizontal ; un point et la pente : p = y_A − m x_A. Revoir la méthode →

Exercice 5★★★Facile

Donne la pente m et l’ordonnée à l’origine p de chaque droite. Une fraction s’écrit avec « / » (exemple : 2/5).

  1. y=−35x+4 : m = et p =
    La droite est sous la forme y=mx+p : m=−35 (le nombre qui multiplie x) et p=4.
  2. y=7−2x : m = et p =
    On réordonne : y=−2x+7. Donc m=−2 et p=7 : la pente n’est pas le premier nombre écrit.
  3. y=x4 : m = et p =
    x4=14x+0 : m=14 et p=0 ; la droite passe par l’origine.
  4. y=−6 : m = et p =
    y=0×x−6 : droite horizontale, de pente m=0, avec p=−6.
Exercice 6★★★Facile

Écris l’équation réduite de chaque droite en isolant y, puis donne m et p. Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. 6x−3y+12=0 : m = et p =
    3y=6x+12, donc y=2x+4 : m=2 et p=4.
  2. 5x+2y−1=0 : m = et p =
    2y=−5x+1, donc y=−52x+12 : m=−52 et p=12.
  3. −3x+4y+10=0 : m = et p =
    4y=3x−10, donc y=34x−104 =34x−52 : m=34 et p=−52.
  4. 4x−9=0 est une droite verticale d’équation x=
    Il n’y a pas de y : 4x=9, donc x=94=2,25. Cette droite n’a ni pente ni équation réduite.
Exercice 7★★★Moyen

Lecture graphique et calcul. Les droites d1 et d2 sont tracées ci-dessous ; les points marqués ont des coordonnées entières.O11d1d2

  1. d1 : m = et p =
    d1 coupe l’axe des ordonnées en (0;−2) : p=−2. De (0;−2) à (2;3), on avance de 2 et on monte de 5 : m=52.
  2. d2 : m = et p =
    d2 coupe l’axe des ordonnées en (0;1) : p=1. De (0;1) à (3;3), on avance de 3 et on monte de 2 : m=23.
  3. La droite de pente −3 passant par G(2;−1) a pour ordonnée à l’origine
    p=yG−mxG =−1−(−3)×2 =−1+6 =5, donc y=−3x+5. Contrôle : −3×2+5=−1.
  4. Justifier que la droite passant par H(−4;6) et dirigée par v→(6;−3) a pour pente −0,5, puis donner son ordonnée à l’origine : p =
    Rédaction attendue. Le vecteur v→(6;−3) a une abscisse non nulle, donc la droite n’est pas verticale et sa pente vaut m=−36=−0,5 (le vecteur 16v→(1;−0,5) la dirige aussi). Son équation réduite s’écrit y=−0,5x+p, et H est sur la droite : 6=−0,5×(−4)+p =2+p, donc p=4. La droite a pour équation y=−0,5x+4.
Exercice 8★★★Difficile

Pente, vecteur directeur et paramètres. Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. La droite 2x+ky−5=0 a pour pente −13 pour k=
    Pour k≠0 : ky=−2x+5, donc la pente vaut −2k. On veut −2k=−13, soit k=6. Contrôle : 6y=−2x+5 donne y=−13x+56.
  2. Une droite dirigée par u→(3;t) a pour pente 4 pour t=
    La pente d’une droite dirigée par (α;β), avec α≠0, vaut βα : ici t3=4, donc t=12.
  3. Démontrer que d:y=−4x+9 est dirigée par (1;−4). Le vecteur directeur de d d’abscisse −2 a pour ordonnée
    Rédaction attendue. y=−4x+9 s’écrit −4x−y+9=0 : c’est une équation cartésienne avec a=−4 et b=−1, donc d est dirigée par (−b;a)=(1;−4). Les autres vecteurs directeurs sont les k(1;−4) avec k≠0 ; pour une abscisse −2, il faut k=−2, ce qui donne (−2;8) : l’ordonnée vaut 8.

Cas 3Droite passant par deux points, alignement

Réflexe — abscisses différentes : m = (y_B − y_A) ÷ (x_B − x_A), p avec un point, contrôle avec l’autre ; alignement : je remplace les coordonnées du troisième point dans l’équation de (AB). Revoir la méthode →

Exercice 9★★★Facile

Calcule la pente de la droite (AB). Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. A(−1;−7) et B(3;5) : m =
    m=5−(−7)3−(−1) =124 =3.
  2. A(0;5) et B(4;−1) : m =
    m=−1−54−0 =−64 =−1,5.
  3. A(−2;1) et B(3;9) : m =
    m=9−13−(−2) =85 =1,6.
  4. A(−5;−6) et B(9;−6) : m =
    m=−6−(−6)9−(−5) =014 =0 : la droite est horizontale, d’équation y=−6.
Exercice 10★★★Facile

Détermine l’équation réduite de la droite (AB), puis vérifie-la avec B. Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. A(−4;7) et B(2;−11) : m = et p =
    m=−11−72−(−4) =−186 =−3, puis p=7−(−3)×(−4) =7−12 =−5 : y=−3x−5. Contrôle avec B : −3×2−5=−11.
  2. A(−3;−8) et B(5;10) : m = et p =
    m=10−(−8)5−(−3) =188 =94, puis p=−8−94×(−3) =−8+274 =−54 : y=94x−54. Contrôle avec B : 454−54 =404 =10.
  3. A(6;−2) et B(6;13) : la droite est verticale, d’équation x=
    A et B ont la même abscisse 6 : la formule de la pente ne s’applique pas (on diviserait par 0). La droite (AB) est verticale, d’équation x=6.
Exercice 11★★★Moyen

Dans un repère, on donne A(−6;9) et B(3;−12). Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. Pente de (AB) : m =
    m=−12−93−(−6) =−219 =−73.
  2. Ordonnée à l’origine de (AB) : p =
    p=9−(−73)×(−6) =9−14 =−5 : (AB):y=−73x−5. Contrôle avec B : −7−5=−12.
  3. Démontrer qu’il existe un unique réel c tel que A, B et C(c;−26) soient alignés : c=
    Rédaction attendue. Les abscisses de A et B sont différentes ; la droite (AB) a pour équation y=−73x−5. Les points A, B, C sont alignés si et seulement si C∈(AB), c’est-à-dire si et seulement si −26=−73c−5. Cette équation s’écrit 73c=21, et a pour unique solution c=9. Contrôle : −73×9−5 =−21−5 =−26. Les points sont alignés pour c=9 seulement.
  4. Le point de (AB) d’abscisse −3 a pour ordonnée
    y=−73×(−3)−5 =7−5 =2. Le point D(−3;3), par exemple, n’est donc pas sur (AB) (3≠2).
Exercice 12★★★Difficile

Un élève cherche l’équation réduite de la droite passant par P(−2;6) et Q(4;−3). Il écrit : « m=4−(−2)−3−6 =6−9 =−23, puis 6=−23×(−2)+p, donc p=143. » Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. Justifier que son équation est fausse : pour x=4, elle donne y=
    Rédaction attendue. L’équation de l’élève est y=−23x+143. Pour x=4 : y=−83+143 =63 =2. Or Q(4;−3) est sur (PQ) et 2≠−3 : l’équation ne convient pas. L’erreur : l’élève a divisé la différence des abscisses par la différence des ordonnées, c’est-à-dire calculé l’inverse de la pente.
  2. La bonne pente de (PQ) est m =
    m=−3−64−(−2) =−96 =−32.
  3. L’ordonnée à l’origine de (PQ) est p =
    p=6−(−32)×(−2) =6−3 =3 : (PQ):y=−32x+3. Contrôle avec Q : −6+3=−3.
  4. Le point R(k;−9) est aligné avec P et Q pour k=
    R∈(PQ) ⟺−9=−32k+3 ⟺32k=12 ⟺k=8.

Cas 4Droites parallèles ou sécantes

Réflexe — équations réduites : je compare les pentes puis les ordonnées à l’origine ; équations cartésiennes : je calcule ab′ − a′b, et s’il est nul je teste un point. Revoir la méthode →

Exercice 13★★★Facile

Pour chaque paire de droites, écris : strictement parallèles, confondues ou sécantes.

  1. y=−2,5x+1 et y=−2,5x−3 :
    Même pente −2,5, ordonnées à l’origine différentes (1≠−3) : strictement parallèles.
  2. y=−x+2 et y=x+2 :
    Pentes −1 et 1 différentes : sécantes (ici au point (0;2), car elles ont la même ordonnée à l’origine).
  3. y=0,5x+3 et 2y=x+6 :
    La seconde s’écrit y=0,5x+3 en divisant par 2 : même pente et même ordonnée à l’origine, les droites sont confondues.
  4. x=2 et y=2 :
    Une droite verticale et une droite horizontale (non verticale) sont sécantes, ici au point (2;2).
Exercice 14★★★Facile

Pour les droites ax+by+c=0 et a′x+b′y+c′=0, calcule ab′−a′b. Les droites sont parallèles si et seulement si on trouve 0.

  1. 3x−7y−1=0 et −9x+21y+5=0 :
    3×21−(−9)×(−7) =63−63 =0 : parallèles. (En multipliant la première par −3 : −9x+21y+3=0, terme constant différent de 5 : strictement parallèles.)
  2. 3x−7y−1=0 et 4x+5y−30=0 :
    3×5−4×(−7) =15+28 =43≠0 : sécantes.
  3. 2x+y−8=0 et 5x−3y+1=0 :
    2×(−3)−5×1 =−6−5 =−11≠0 : sécantes.
Exercice 15★★★Moyen

Parallèle à une droite passant par un point.

  1. La parallèle à y=3x−8 passant par M(−2;1) a pour ordonnée à l’origine
    Même pente 3 : y=3x+p avec 1=3×(−2)+p, donc p=7 : y=3x+7.
  2. La parallèle δ à d:2x+9y−3=0 passant par R(6;1) a pour équation 2x+9y+c=0 avec c=
    Mêmes coefficients a=2 et b=9, donc ab′−a′b=0. Comme R∈δ : 2×6+9×1+c=0, soit 21+c=0 et c=−21 : δ:2x+9y−21=0.
  3. Justifier que d et δ n’ont aucun point commun : un point commun donnerait l’égalité 3=
    Rédaction attendue. Un point M(x;y) de d vérifie 2x+9y−3=0, donc 2x+9y=3. Un point de δ vérifie 2x+9y−21=0, donc 2x+9y=21. Un point commun aux deux droites donnerait 3=21, ce qui est faux. Les droites parallèles d et δ n’ont donc aucun point commun : elles sont strictement parallèles.
Exercice 16★★★Difficile

Soit k un réel, dk:(k+1)x−3y+7 =0 et Δ:2x+6y−5=0.

  1. dk et Δ sont parallèles pour k=
    ab′−a′b =(k+1)×6−2×(−3) =6k+6+6 =6k+12, nul pour k=−2.
  2. Démontrer que, pour cette valeur, dk et Δ sont strictement parallèles. Le point de d−2 d’abscisse 1 a pour ordonnée
    Rédaction attendue. Pour k=−2, d−2:−x−3y+7=0, parallèle à Δ d’après la question précédente. Avec x=1 : −1−3y+7=0, donc y=2 ; le point (1;2) est sur d−2. Dans l’équation de Δ : 2×1+6×2−5=9≠0, donc ce point n’est pas sur Δ. Les droites sont parallèles et non confondues : strictement parallèles.
  3. dk a pour pente 53 pour k=
    Le coefficient de y vaut −3≠0 : 3y=(k+1)x+7, donc la pente vaut k+13. On veut k+13=53, soit k=4.

Cas 5Point d’intersection de deux droites sécantes

Réflexe — je vérifie que les pentes sont différentes, je résous mx + p = m′x + p′, je calcule y avec une équation et je contrôle avec l’autre ; équation cartésienne : je l’écris d’abord sous forme réduite. Revoir la méthode →

Exercice 17★★★Facile

Les deux droites sont sécantes. Donne les coordonnées de leur point d’intersection.

  1. y=3x+2 et y=−x+10 : ( ; )
    3x+2=−x+10 ⟺4x=8 ⟺x=2, puis y=3×2+2=8 ; contrôle : −2+10=8. Point (2;8).
  2. y=x+3 et y=−2x+12 : ( ; )
    x+3=−2x+12 ⟺3x=9 ⟺x=3, puis y=6 ; contrôle : −6+12=6. Point (3;6).
  3. y=5x−4 et y=2x+5 : ( ; )
    5x−4=2x+5 ⟺3x=9 ⟺x=3, puis y=15−4=11 ; contrôle : 6+5=11. Point (3;11).
Exercice 18★★★Facile

Droites verticales et axes du repère.

  1. x=4 et y=−1,5x+2 se coupent en ( ; )
    Sur la droite x=4, l’abscisse vaut 4 : y=−1,5×4+2 =−6+2 =−4. Point (4;−4).
  2. y=4x−10 coupe l’axe des abscisses au point d’abscisse
    Sur l’axe des abscisses, y=0 : 4x−10=0, donc x=2,5. Point (2,5;0).
  3. y=25x+3 coupe l’axe des abscisses en ( ; )
    25x+3=0 ⟺25x=−3 ⟺x=−3×52=−7,5. Point (−7,5;0).
Exercice 19★★★Moyen

On considère d:y=−x+1 et d′:2x−3y−12=0. Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. Équation réduite de d′ : m = et p =
    −3y=−2x+12, donc y=23x−4 : m=23 et p=−4.
  2. Justifier que d et d′ sont sécantes, puis donner leur point d’intersection : ( ; )
    Rédaction attendue. d a pour pente −1 et d′ pour pente 23 ; elles sont différentes, donc d et d′ sont sécantes en un unique point. Son abscisse vérifie −x+1=23x−4, soit 5=53x, donc x=3. Puis y=−3+1=−2. Contrôle dans d′ : 2×3−3×(−2)−12 =6+6−12 =0. Les droites se coupent au point (3;−2).
Exercice 20★★★Difficile

Trois droites : d1:y=x+1, d2:y=−2x+10 et d3:y=0,25x−2. Une fraction s’écrit avec « / ».

  1. d1 et d2 se coupent en ( ; )
    x+1=−2x+10 ⟺3x=9 ⟺x=3, puis y=4 ; contrôle : −6+10=4.
  2. d1 et d3 se coupent en ( ; )
    x+1=0,25x−2 ⟺0,75x=−3 ⟺x=−4, puis y=−3 ; contrôle : 0,25×(−4)−2=−3.
  3. d2 et d3 se coupent en ( ; )
    −2x+10=0,25x−2 ⟺12=2,25x ⟺x=122,25=163, puis y=−2×163+10 =−323+303 =−23. Les trois points d’intersection sont distincts : les trois droites forment un triangle.
  4. La droite y=0,25x+q passe par le point commun à d1 et d2 pour q=
    Le point commun à d1 et d2 est (3;4) : 4=0,25×3+q =0,75+q, donc q=3,25. Les droites d1, d2 et y=0,25x+3,25 sont alors concourantes en (3;4) ; cette dernière est parallèle à d3 (même pente 0,25).
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