Le produit scalaire possède de multiples applications. En physique, il est, par exemple, utilisé pour modéliser le travail d'une force. En géométrie analytique il permet de déterminer le caractère perpendiculaire de deux droites ou d'une droite et d'un plan.
En particulier, le produit scalaire est utile pour : calculer l'angle entre deux vecteurs ; déterminer certaines grandeurs physiques, comme le travail d'une force ; résoudre certaines inéquations.
On définit un produit scalaire sur E en posant f(P,Q)=∫baP(x)Q(x)w(x)dx. f ( P , Q ) = ∫ a b P ( x ) Q ( x ) w ( x ) d x . $ Cet exemple donne naissance à la riche théorie des polynômes orthogonaux.
Si l´angle (OA,OB) est inférieur à PI/2 le produit scalaire est positif, si cet angle est supérieur à PI/2 le produit scalaire est negatif et si cet angle est égal à PI/2 le produit scalaire est nul.
Deux vecteurs non nuls sont orthogonaux si, et seulement si, u ⋅v =0.
(d) Le produit scalaire de deux vecteurs. Il s'agit d'une opération de multiplication entre deux vecteurs donnant comme résultat un scalaire, c'est-à-dire un nombre. Il est noté en général avec un point →u⋅→v. Pour le distinguer de la multiplication usuelle, nous le noterons →u⊙→v.
Si le produit scalaire de deux vecteurs est nul, on dit que ces vecteurs sont orthogonaux. Pour que deux vecteurs non nuls aient un produit scalaire nul, il faut que leurs droites d'application soient perpendiculaires (ainsi, le projeté orthogonal du deuxième sur le premier est un point, de longueur nulle).
Si ϕ : E × E → C est un produit scalaire, alors ϕ(x,y) est noté 〈x|y〉. Si ϕ : E × E → K est un produit scalaire, alors ϕ(x,y) est noté 〈x|y〉. Si 〈·|·〉 est un produit scalaire sur E alors pour tout x ∈ E, 〈x|x〉 ≥ 0. On pose alors x = √〈x|x〉 qu'on appelle la norme de x.
Le produit scalaire et le produit vectoriel sont deux calculs réalisés à partir deux vecteurs de même nombre de composantes. Ils ont en revanche des différences fondamentales: Avec le produit scalaire on obtient un scalaire (c'est-à-dire un nombre) tandis qu'avec le produit vectoriel on obtient un vecteur.
Si les deux vecteurs ont le même sens, alors leur produit scalaire sera toujours un nombre POSITIF. Mais, si les vecteurs sont de sens opposés, alors leur produit scalaire sera NEGATIF. Si un des vecteurs est nul ( égal à 0) alors le produit scalaire des deux vecteurs est nul (égal à 0).
où le point centré représente le produit scalaire(*). La vérification du fait que ce produit est associatif est aisée. Elle repose sur deux propriétés classiques du produit vectoriel, à savoir le fait qu'il agit par applications antisymétriques et l'identité du double produit vectoriel.
Le produit scalaire de deux vecteurs est un nombre réel, qui peut être positif, négatif ou nul. sont bien orthogonaux. , on a . des vecteurs et a un nombre réel.
La notion de produit scalaire est apparue pour les besoins de la physique. Le concept relativement récent et a été introduit au milieu du XIXe siècle par le mathématicien allemand Hermann Grassmann (1809 ; 1877), ci-contre. Il fut baptisé produit scalaire par William Hamilton (1805 ; 1865) en 1853.
La norme euclidienne associée `a un produit scalaire vérifie x = 0 ⇔ x = 0 et λx = |λ|x pour tout réel λ. Voici d'autres pro- priétés. |(x | y)|≤x y . L'égalité a lieu si et seulement si x et y sont colinéaires.
Le produit vectoriel est commutatif, quel que soit l'ordre dans lequel interviennent les deux vecteur, le résultat reste le même.
Soit u et v deux vecteurs de coordonnées u (xy) et v (x′y′). Alors u ⋅v =xx′+yy′. Exemple : Soit u et v deux vecteurs de coordonnées u (20,5) et v (3−4). Alors u ⋅v =2×3+0,5×(−4)=6−2=4.
Définition: Pour calculer le produit scalaire de 2 vecteurs →u et →v: 1) On trouve 3 points A, B, C tels que →AB=→u et →AC=→v. 2) Par définition, le produit scalaire →u⋅→v dans l'espace est égal au produit scalaire →AB⋅→AC dans le plan.
On calcule la matrice produit C = A B . Chacun des éléments de la matrice est le produit scalaire du vecteur associé à l'une des lignes de la matrice et du vecteur associé à l'une des colonnes de la matrice . Plus précisément c i , j est le produit scalaire du vecteur a i → et du vecteur b j → .
Soit u et v deux vecteurs non nuls et θ l'angle formé par ces vecteurs. Le produit scalaire de u et v est le nombre noté u ⋅v qui vaut u ⋅v =∥u ∥×∥v ∥×cos(θ).
La norme d'un vecteur correspond à sa longueur, c'est-à-dire à la distance qui sépare les deux points qui définissent le vecteur.
Le produit scalaire de deux vecteurs et colinéaires est égal à AB × CD s'ils sont de même sens, et à - AB × CD s'ils sont de sens contraires. Pour calculer le produit scalaire . , on peut remplacer le vecteur par sa projection orthogonale sur le vecteur . → AB . → CD = → AB .
D'après le cours, deux droites sont orthogonales si et seulement si leurs vecteurs directeurs sont orthogonaux, c'est-à-dire si le produit scalaire de ces deux vecteurs est nul.
Produit scalaire et vecteurs colinéaires
Si ⃗ AB et ⃗ CD sont deux vecteurs colinéaires non nuls, alors : 1er cas, vecteurs de même sens : ⃗ ⋅ C D ⃗ = A B × C D \vec {AB}\cdot \vec {CD}=AB\times CD AB ⋅CD =AB×CD.
Le déterminant de u et v est le réel det(u ;v )=xy′−yx′. Propriété : Deux vecteurs sont colinéaires si, et seulement si, leur déterminant est nul. Le déterminant de u (−3 ;9) et v (1 ;−3) est det(u ;v )=(−3)×(−3)−9×1=0.