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Chapitre 8 sur 10 · Terminale

Géométrie dans l'espaceDroites, plans, parallélisme, perpendicularité et distances

Se repérer et démontrer dans l'espace, étudier les positions relatives de droites et de plans, calculer des distances et des angles, utiliser des coordonnées dans l'espace.

Guiz, la mascotte boss des maths de Terminale
Mode Boss 👑
01

Objectifs & prérequis

Objectifs du chapitre
  • Se repérer et démontrer dans l'espace.
  • Étudier les positions relatives de droites et de plans.
  • Calculer des distances et des angles.
  • Utiliser des coordonnées dans l'espace.
Prérequis
  • Vecteurs
  • Produit scalaire
  • Géométrie repérée
02

Fiche de cours

01

Repère de l'espace

Tout point de l'espace est repéré par trois nombres réels appelés ses coordonnées dans le repère orthonormé .

xyzOM(x ; y ; z)
02

Droites et plans

Une droite est déterminée par deux points distincts.

Un plan est déterminé par :
• trois points non alignés, ou
• une droite et un point extérieur à cette droite.

Notation : une droite , un plan .

(d)(P)H
03

Positions relatives

Positions de deux droites et d'une droite avec un plan :

Droites entre ellesDroite et plan
Sécantes (1 point commun)Sécants (1 point commun)
Parallèles (aucun point commun, coplanaires)Parallèles (aucun point commun)
ConfonduesDroite incluse dans le plan
Non coplanaires
04

Parallélisme

si ne coupe pas .
si et n'ont aucun point commun.

Propriétés :
• Si une droite est parallèle à un plan, elle est parallèle à toute droite de ce plan.
• Si deux plans sont parallèles, toute droite de l'un est parallèle à l'autre.
• Si et alors .

05

Perpendicularité

si coupe en un seul point et est perpendiculaire à toute droite du plan passant par ce point.
si les droites sont sécantes et forment un angle droit.
si tout plan parallèle à et passant par un point de est perpendiculaire à .

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Distances et angles

Distance d'un point à un plan : si est le projeté orthogonal de sur , alors .

Angle entre deux droites : angle entre leurs vecteurs directeurs.

Angle entre une droite et un plan : angle entre la droite et sa projection orthogonale sur le plan.

07

Méthodes — Utiliser les coordonnées

• Calculer un vecteur directeur ou un vecteur normal.
• Utiliser le produit scalaire :


et colinéaires pour un .
Exemple
  • Soit et . , donc .
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Pièges à éviter

❌ Penser que deux droites non sécantes sont toujours parallèles (faux dans l'espace !).
❌ Oublier de vérifier la coplanarité avant de conclure au parallélisme.
❌ Confondre droite perpendiculaire à un plan et droite incluse dans le plan.
❌ Oublier le projeté orthogonal pour calculer une distance.

À retenir

✅ Deux droites parallèles n'ont aucun point commun (et sont coplanaires).
✅ Une droite perpendiculaire à un plan est perpendiculaire à toute droite du plan.
✅ La distance d'un point à un plan est la longueur du segment perpendiculaire.
✅ Maîtriser le vocabulaire et les propriétés : c'est la clé des démonstrations !

03

Méthode GUIZMATHS

La méthode en 4 étapes
Comment aborder « Géométrie dans l'espace »
Étape 1
Faire une figure

Représente le solide en perspective et place les points du repère.

Étape 2
Passer aux coordonnées

Vecteurs de l'espace : mêmes formules qu'en 2D, avec une 3e coordonnée.

Étape 3
Positions relatives

Colinéarité, coplanarité, orthogonalité : traduis chaque question en calcul vectoriel.

Étape 4
Équations de plans

Vecteur normal ⇒ ax + by + cz + d = 0, puis intersections.

Astuce GUIZMATHS

Un bon dessin en perspective cavalière te fait gagner du temps et évite les erreurs ! Toujours commencer par poser proprement le repère .

Erreur fréquente

Attention aux signes, aux parenthèses, et vérifie toujours ton résultat avec un cas particulier.

À retenir

Refais les exemples seul·e dans 24 h : c'est le meilleur test de mémorisation.

05

Exercices

9 questions
Niveau 1Initiation
1. Les vecteurs et sont-ils colinéaires ?
2. Calcule avec et .
3. Donne les coordonnées du milieu de et .
Niveau 2Pratique
1. Soit et . La droite de vecteur directeur est-elle perpendiculaire au plan de vecteur normal ?
2. Calcule la norme de .
3. Calcule l'angle entre et .
Niveau 3Défi
1. Démontre que la droite de vecteur directeur est perpendiculaire au plan d'équation .
2. Dans le cube d'arête , calcule la distance du point au plan .
3. Trouve l'équation cartésienne du plan passant par de vecteur normal .
06

Défi GUIZMATHS

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Corrigés

Les corrigés détaillés sont disponibles dans le mode entraînement (correction après 2 erreurs) et dans les PDFs téléchargeables ci-dessous.