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Tuesday, 2 July 2024

Définition: Le produit vectoriel de \(\vec U\) et \(\vec V\) est le vecteur \(\vec W = \vec U \ \wedge \ \vec V\) tel que: \(|| \vec U \wedge \vec V || = ||\vec U||. ||\vec V||. |\sin \ (\vec U, \vec V)|\) \(\vec W\) est orthogonal à \(\vec U\) et à \(\vec V\) \(\vec U\), \(\vec V\) et \(\vec W\) forment un trièdre direct. Propriétés Antisymétrie: \(\vec U \wedge \vec V = - \vec V \wedge \vec U\) Bilinéarité: \(\vec U \wedge (\vec V + \vec W) = \vec U \wedge \vec V + \vec U \wedge \vec W\) Multiplication par un scalaire: \(k (\vec U \wedge \vec V) = (k \ \vec U)\wedge\vec V = \vec U \wedge (k \ \vec V)\) Remarque: Lien entre produit vectoriel et aire d'un parallélogramme La norme du produit vectoriel \(|| \vec U \wedge \vec V ||\) correspond à l'aire du parallélogramme défini par les vecteurs \(\vec U\) et \(\vec V\): \(|| \vec U \wedge \vec V || = ||\vec U||. |\sin \alpha| = ||\vec U||. h\) Avec les coordonnées des vecteurs exprimées dans une base orthonormée (rare en SII) \(\vec U \wedge \vec V = (U_2.

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Systme de coordonnes polaires 9. Oprateurs diffrentiels 9. Gradients d'un champ scalaire 9. Gradients d'un champ de vecteurs 9. Divergences d'un champ de vecteurs 9. Thorme de Gauss-Ostrogradsky 9. Rotationnels d'un champ de vecteurs 9. Thorme de Green (-Riemmann) 9. Laplaciens d'un champ scalaire 9. Laplaciens d'un champ vectoriel 9. Identits 9. Rsum Le produit vectoriel de deux vecteurs est une opération propre la dimension 3. Pour l'introduire, il faut préalablement orienter l'espace destiné le recevoir. L'orientation étant définie au moyen de la notion de " déterminant ", nous commencerons par une brève introduction l'étude de cette notion. Cette étude sera reprise plus tard dans le détail lors de l'analyse des systèmes linéaires dans le chapitre d'algèbre linéaire. Définition: Nous appelons " déterminant " des vecteurs-colonnes de (pour la forme générale du déterminant se reporter au chapitre d'Algèbre Linéaire): (12. 92) et nous notons: (12. 93) le nombre (produit soustrait en croix): (12.

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Définition: Soient et deux vecteurs de l'espace orienté. On définit leur produit vectoriel par: si et sont colinéaires. l'unique vecteur orthogonal à et, de norme et tel que la base soit directe sinon.

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On la note d'ailleurs avec le même symbole, le « wedge » $\wedge$, et on l'appelle aussi produit vectoriel [ 1]. Tous ces produits vérifient l'identité du double produit vectoriel, à condition de remplacer dans la formulation originale de celle-ci le produit scalaire de $\mathbb R^3$ par $g$. Cette formule, qui a des conséquences importantes, m'a toujours intrigué et je me suis demandé jusqu'à quel point elle est caractéristique autrement dit, si les produits construits ci-dessus sont les seuls à la vérifier. Formellement, on aimerait savoir quels produits antisymétriques $\tau$ définis sur un espace vectoriel $V$, réel et de dimension finie $n>1$, et quelles formes bilinéaires $\beta$ sur $V$ peuvent tenir les rôles du produit vectoriel $\wedge$ et du produit scalaire $g$ et, en particulier, vérifier l'identité: \[\tau(u, \tau(v, w))=\beta(u, w)v-\beta(u, v)w\] Il s'avère qu'on peut classifier tous ces triples $(V, \tau, \beta)$. Je n'ai guère la place ici pour expliquer le résultat complet - ce n'est d'ailleurs peut-être pas l'endroit pour le faire - et je me bornerai donc à décrire les solutions pour lesquelles $\beta$ est non dégénéré.

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Dans ce cas, $n$ vaut nécessairement 3 et, à isomorphisme près, il y a exactement deux triples répondant aux conditions imposées. Ce fut pour moi une réelle surprise: le traditionnel produit vectoriel avait donc un frère jumeau dont j'ignorais l'existence jusqu'il y a peu. J'en ai par la suite trouvé trace dans un tout autre contexte, dans le beau petit livre Hyperbolic Geometry de Birger Iversen [ 2]. Je vais vous le présenter dans un instant. Une conséquence de l'identité du double produit vectoriel, assez simple à obtenir, est que $\beta$ est complètement déterminé par $\tau$ et, en particulier, qu'il est symétrique. Ceci implique à son tour que $\tau$ vérifie une autre identité remarquable, appelée identité de Jacobi: \[\tau(u, \tau(v, w))+\tau(v, \tau(w, u))+\tau(w, \tau(u, v))=0\] (on l'établit en appliquant l'identité du double produit à chacun de ses termes). Ainsi, compte tenu de l'antisymétrie de $\tau$, $V$, muni de la multiplication $\tau$, est ce qu'on appelle une algèbre de Lie.

On considère la hauteur issue de C. On note h sa longueur. S=\frac { AB\times h}{ 2} =\frac { AB\times AC\sin { \alpha}}{ 2} =\frac { 1}{ 2} \left| \vec { AB} \wedge \vec { AC} \right| clubsuit L'aire d'un parallélogramme étant le double de l'aire du triangle formé par trois sommets de ce parallélogramme, on a: S=\left| \vec { AB} \wedge \vec { AC} \right| b- Moment d'une force Soit une planche en équilibre au bord d'un muret. Pour la déséquilibrer, on peut poser une charge sur la partie en porte-à-faux, au-dessus du vide. La capacité de cette charge à faire basculer la planche n'est pas la même suivant qu'elle est posée près du muret ou au bout de la planche. De même on peut, au même endroit, placer une charge plus lourde et constater une différence de basculement. Le « pouvoir de basculement »dépend donc de l'intensité de la force, mais également de la position relative du point d'application de la force, et du point de rotation réel ou virtuel considéré. On intègre ces trois composantes du problème par le modèle de moment d'une force, qui représente l'aptitude d'une force à faire tourner un système mécanique autour d'un point donné, qu'on nommera pivot.

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