Un vecteur représente un déplacement : une direction, un sens et une longueur (la norme). Le vecteur AB a pour coordonnées (xB − xA ; yB − yA) — « l'arrivée moins le départ ». Deux vecteurs sont colinéaires quand leurs coordonnées sont proportionnelles, ce qui se teste avec le déterminant xy′ − yx′ = 0 : c'est l'outil central pour prouver un parallélisme ou un alignement.
III Géométrie · Chapitre 08 / 11
Vecteurs
Translation, relation de Chasles, colinéarité, coordonnées.
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L'essentiel en 30 secondes
Un vecteur n'est pas un point : c'est un déplacement. Il décrit de combien et dans quelle direction on se déplace — mais pas d'où l'on part. C'est cette liberté qui en fait un outil si puissant.
a pour coordonnées « l'arrivée moins le départ » : . Attention à l'ordre : pour un point on lit ses coordonnées, pour un vecteur on soustrait — confondre les deux est l'erreur la plus fréquente du chapitre.
Deux vecteurs et sont colinéaires si et seulement si leur déterminant est nul : , c'est-à-dire si leurs coordonnées sont proportionnelles. C'est l'outil pour prouver que deux droites sont parallèles ou que trois points sont alignés.
ne compare que des longueurs. L'égalité est bien plus forte : même direction, même sens ET même longueur — elle équivaut à dire que est un parallélogramme. Deux segments peuvent avoir la même longueur avec des directions complètement différentes.
Géométriquement, on les met bout à bout : c'est la relation de Chasles, . En coordonnées, on additionne composante par composante : .
Coordonnées
Chasles
Colinéarité
Applications
Exercices corrigés sur les vecteurs
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4 problèmes de synthèse
Problème 1 — Construire un parallélogramme
IntermédiaireDans un repère, on donne
1.
Calculer les coordonnées de et .
2.
Les points , , sont-ils alignés ?
3.
Déterminer tel que soit un parallélogramme.
4.
Vérifier le résultat avec le critère des diagonales.
Problème 2 — Alignement et paramètre
IntermédiaireDans un repère, on considère les points
où est un réel.
où est un réel.
1.
Calculer et en fonction de .
2.
Déterminer pour que , , soient alignés.
3.
Vérifier le résultat en exprimant en fonction de .
4.
Pour , les points sont-ils alignés ? Justifier.
Problème 3 — Le théorème des milieux
DifficileSoit un triangle. On note le milieu de et le milieu de .
On travaille dans le repère où , et .
On travaille dans le repère où , et .
1.
Déterminer les coordonnées de et .
2.
Calculer et , puis comparer.
3.
Qu'en déduit-on pour les droites et , et pour les longueurs ?
4.
Ce résultat dépend-il des coordonnées choisies ?
Problème 4 — Décomposer un vecteur
DifficileDans un repère, on donne les vecteurs
1.
Montrer que et ne sont pas colinéaires.
2.
Déterminer les réels et tels que .
3.
Cette décomposition est-elle unique ? Justifier.
4.
Que se passerait-il si et étaient colinéaires ?