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Formule · Première spé maths

Formule : Critère d'orthogonalité

Le produit scalaire nul caractérise l'angle droit.

vecteur u · vecteur v = 0 ⇔ vecteur u ⊥ vecteur v

Ce que dit la formule

Deux vecteurs non nuls sont perpendiculaires si et seulement si leur produit scalaire est nul. C'est la méthode pour démontrer un angle droit ou que deux droites sont perpendiculaires.

On calcule vecteur u · vecteur v = xx' + yy' et on vérifie qu'il vaut 0.

Le critère découle de la formule vecteur u · vecteur v = ‖ vecteur u ‖ ‖ vecteur v ‖cosθ : pour des vecteurs non nuls, le produit ne peut s'annuler que si cosθ = 0, donc si l'angle est droit.

C'est le moyen le plus sûr de démontrer une perpendicularité, y compris quand les droites sont verticales, cas où le critère m m' = -1 ne s'applique pas.

Exemple

vecteur u (2 ;3) et vecteur v (3 ;-2) : 2× 3 + 3×(-2) = 6 - 6 = 0 : les vecteurs sont orthogonaux.

Deuxième exemple

Les droites de vecteurs directeurs vecteur u (0 ;1) et vecteur v (5 ;0) : 0× 5 + 1× 0 = 0. Elles sont perpendiculaires, alors qu'aucune des deux n'a de coefficient directeur exploitable dans le critère habituel.

Piège à éviter

C'est bien le produit scalaire (et non le déterminant) qui doit être nul pour l'orthogonalité.

Les autres formules de le produit scalaire

Questions fréquentes

Pourquoi préférer ce critère à celui des pentes ?
Parce qu'il fonctionne toujours, y compris pour une droite verticale, qui n'a pas de coefficient directeur.
Le vecteur nul est-il orthogonal à tout ?
Son produit scalaire avec n'importe quel vecteur vaut 0, mais on exclut ce cas : l'orthogonalité se définit pour des vecteurs non nuls.
Comment l'utiliser pour démontrer qu'un triangle est rectangle ?
On calcule le produit scalaire des deux vecteurs partant du sommet suspecté : s'il est nul, l'angle y est droit.

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