1. Énoncé du problème : On donne un parallélogramme ABCD de centre O et deux points P et Q tels que
$$\overrightarrow{AP} + \overrightarrow{AQ} = \overrightarrow{AB}$$
$$\overrightarrow{AP} - \overrightarrow{AQ} = \overrightarrow{AC}$$
2. Méthode et règle : On résout ce système vectoriel par addition et soustraction des équations ; l'addition permet d'éliminer \(\overrightarrow{AQ}\) et la soustraction permet d'éliminer \(\overrightarrow{AP}\).
3. Addition des deux équations :
$$\overrightarrow{AP} + \overrightarrow{AQ} + \bigl(\overrightarrow{AP} - \overrightarrow{AQ}\bigr) = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}$$
Simplification donne :
$$2\overrightarrow{AP} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}$$
Division par 2 (montrer l'annulation) :
$$\frac{\cancel{2}\overrightarrow{AP}}{2} = \frac{\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}}{2}$$
D'où :
$$\overrightarrow{AP} = \frac{\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}}{2}$$
4. Soustraction des deux équations :
$$\bigl(\overrightarrow{AP} + \overrightarrow{AQ}\bigr) - \bigl(\overrightarrow{AP} - \overrightarrow{AQ}\bigr) = \overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}$$
Simplification donne :
$$2\overrightarrow{AQ} = \overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}$$
Division par 2 (montrer l'annulation) :
$$\frac{\cancel{2}\overrightarrow{AQ}}{2} = \frac{\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}}{2}$$
D'où :
$$\overrightarrow{AQ} = \frac{\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}}{2}$$
5. Interprétation simple : Si l'on place A à l'origine et si les vecteurs de position de B et C sont respectivement $\vec b$ et $\vec c$, alors P a pour coordonnées $\dfrac{\vec b + \vec c}{2}$, c'est-à-dire le milieu du segment BC.
De même Q a pour coordonnées $\dfrac{\vec b - \vec c}{2}$, ce qui donne sa position relative à B et C.
6. Réponse finale :
$$\overrightarrow{AP} = \frac{\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}}{2},\qquad \overrightarrow{AQ} = \frac{\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}}{2}$$
Parallélogramme Vecteurs 04D44F
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