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$ABCD$ est un carré de centre $O$ et de côté $a$.
  1. Calculer $\overrightarrow{CD}. \overrightarrow{CA}$.

    Produit scalaire et projeté orthogonal


    Soit $A$, $B$ et $C$ trois points ($A$ et $B$ distincts) et $\overrightarrow{u}=\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{AC}$.
    Si $H$ est le projeté orthogonal de $C$ sur $(AB)$:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=AB\times AH$ si $\widehat{BAH}=0$ (soit $\widehat{BAC}$ aigu)
    et $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=-AB\times AH$ si $\widehat{BAH}=\pi$ (soit $\widehat{BAC}$ obtus)
    On peut utiliser le projeté orthogonal de $A$ sur $(CD)$
    On a les deux vecteurs suivants de même origine:

    Le projeté orthogonal de $A$ sur $(CD)$ est le point $H$ confondu avec $D$.



    On a aussi $\overrightarrow{CD}.\overrightarrow{CA}=CD\times CA \times cos(\widehat{ACD})=a\times \sqrt{2}a\times cos\left(\dfrac{\pi}{4}\right)=\sqrt{2}a^2\times \dfrac{\sqrt{2}}{2}=a^2$ Pour calculer $AC$, on utilise le théorème de Pythagore dans le triangle $ACD$.
  2. Calculer $\overrightarrow{AD}. \overrightarrow{CB}$.

    Produit scalaire et projeté orthogonal


    Soit $A$, $B$ et $C$ trois points ($A$ et $B$ distincts) et $\overrightarrow{u}=\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{v}=\overrightarrow{AC}$.
    Si $H$ est le projeté orthogonal de $C$ sur $(AB)$:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=AB\times AH$ si $\widehat{BAH}=0$ (soit $\widehat{BAC}$ aigu)
    et $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=-AB\times AH$ si $\widehat{BAH}=\pi$ (soit $\widehat{BAC}$ obtus)
    On peut utiliser le projeté orthogonal de $D$ sur $(BC)$
    On a les deux vecteurs suivants de même origine avec $\overrightarrow{AB_1}=\overrightarrow{CD}$ (en vert)

    $\overrightarrow{AD}. \overrightarrow{CB}$
    $=AD\times CB \times cos(\widehat{B_1AD})$
    $=a^2 \times cos(\widehat{\pi})$ or $cos(\pi)=-1$
    $=-a^2$
  3. Calculer $\overrightarrow{BD}. \overrightarrow{AC}$.

    Orthogonalité


    Pour tous vecteurs $\overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ non nuls, on a:
    $\overrightarrow{u}.\overrightarrow{v}=0 \Longleftrightarrow \overrightarrow{u}$ et $\overrightarrow{v}$ sont orthogonaux.
    Les diagonales d'un carré sont perpendiculaires
    On a les deux vecteurs suivants de même origine avec $\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{BB_1}$ (en rouge)

    $\overrightarrow{BD}. \overrightarrow{AC}$
    $=BD\times AC \times cos(\widehat{B_1BD})$
    $=BD\times AC \times cos\left(\dfrac{\pi}{2}\right)$ or $cos\left(\dfrac{\pi}{2}\right)=0$
    $=0$
  4. Calculer $\overrightarrow{OB}. \overrightarrow{AB}$.
    On peut utiliser le projeté orthogonal sur $(AB)$
    On a les deux vecteurs suivants de même origine avec $\overrightarrow{OB}=\overrightarrow{AB_1}$ (en rouge)
    Le projeté orthogonal de $B_1$ sur $(AB)$ est le point $H$ milieu de $[AB]$.


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