Il existe une infinité de vecteurs dont le produit scalaire avec U ⃗ \vec{U} U et V ⃗ \vec{V} V est nul. Tous les vecteurs hortogonaux à U ⃗ \vec{U} U et V ⃗ \vec{V} V vérifient cette propriété. La définition la plus simple du vecteur N ⃗ \vec{N} N est celle-ci :
N ⃗ = ( 5 , − 3 , 7 ) \vec{N} = (5, -3, 7) N = ( 5 , − 3 , 7 )
Lorsque le produit scalaire de deux vecteurs est nul , cela implique que les vecteurs sont perpendiculaires.
Nous cherchons donc un vecteur N ⃗ \vec{N} N qui est orthogonal à U ⃗ = ( 2 , 1 , − 1 ) \vec{U} = (2, 1, -1) U = ( 2 , 1 , − 1 ) et aussi à V ⃗ = ( 1 , 4 , 1 ) \vec{V} = (1, 4, 1) V = ( 1 , 4 , 1 ) .
Pour cela, il suffit de calculer le produit vectoriel de U ⃗ \vec{U} U et V ⃗ \vec{V} V .
Formule du produit vectoriel : Si U ⃗ = ( u 1 , u 2 , u 3 ) \vec{U} = (u_1, u_2, u_3) U = ( u 1 , u 2 , u 3 ) et V ⃗ = ( v 1 , v 2 , v 3 ) \vec{V} = (v_1, v_2, v_3) V = ( v 1 , v 2 , v 3 ) , le produit vectoriel U ⃗ × V ⃗ \vec{U} \times \vec{V} U × V est donné par :
U ⃗ × V ⃗ = ( u 2 v 3 − u 3 v 2 , u 3 v 1 − u 1 v 3 , u 1 v 2 − u 2 v 1 ) \vec{U} \times \vec{V} = \left( u_2 v_3 - u_3 v_2, \, u_3 v_1 - u_1 v_3, \, u_1 v_2 - u_2 v_1 \right) U × V = ( u 2 v 3 − u 3 v 2 , u 3 v 1 − u 1 v 3 , u 1 v 2 − u 2 v 1 )
Application : Avec U ⃗ = ( 2 , 1 , − 1 ) \vec{U} = (2, 1, -1) U = ( 2 , 1 , − 1 ) et V ⃗ = ( 1 , 4 , 1 ) \vec{V} = (1, 4, 1) V = ( 1 , 4 , 1 ) , nous avons :
Première composante : 1 × 1 − ( − 1 ) × 4 = 1 + 4 = 5 1 \times 1 - (-1) \times 4 = 1 + 4 = 5 1 × 1 − ( − 1 ) × 4 = 1 + 4 = 5 Deuxième composante : ( − 1 ) × 1 − 2 × 1 = − 1 − 2 = − 3 (-1) \times 1 - 2 \times 1 = -1 - 2 = -3 ( − 1 ) × 1 − 2 × 1 = − 1 − 2 = − 3 Troisième composante : 2 × 4 − 1 × 1 = 8 − 1 = 7 2 \times 4 - 1 \times 1 = 8 - 1 = 7 2 × 4 − 1 × 1 = 8 − 1 = 7 Ainsi, le produit vectoriel U ⃗ × V ⃗ \vec{U} \times \vec{V} U × V donne le vecteur :
N ⃗ = ( 5 , − 3 , 7 ) \vec{N} = (5, -3, 7) N = ( 5 , − 3 , 7 )
Résultat : Le vecteur N ⃗ = ( 5 , − 3 , 7 ) \vec{N} = (5, -3, 7) N = ( 5 , − 3 , 7 ) est orthogonal à U ⃗ \vec{U} U et V ⃗ \vec{V} V .
Vérification Le produit scalaire entre deux vecteurs N ⃗ = ( 5 , − 3 , 7 ) \vec{N} = (5, -3, 7) N = ( 5 , − 3 , 7 ) et U ⃗ = ( 2 , 1 , − 1 ) \vec{U} = (2, 1, -1) U = ( 2 , 1 , − 1 ) se calcule en utilisant la formule suivante :
N ⃗ ⋅ U ⃗ = N 1 × U 1 + N 2 × U 2 + N 3 × U 3 \vec{N} \cdot \vec{U} = N_1 \times U_1 + N_2 \times U_2 + N_3 \times U_3 N ⋅ U = N 1 × U 1 + N 2 × U 2 + N 3 × U 3
N ⃗ ⋅ U ⃗ = 5 × 2 + ( − 3 ) × 1 + 7 × ( − 1 ) \vec{N} \cdot \vec{U} = 5 \times 2 + (-3) \times 1 + 7 \times (-1) N ⋅ U = 5 × 2 + ( − 3 ) × 1 + 7 × ( − 1 )
N ⃗ ⋅ U ⃗ = 0 \vec{N} \cdot \vec{U} = 0 N ⋅ U = 0
Le produit scalaire entre deux vecteurs N ⃗ = ( 5 , − 3 , 7 ) \vec{N} = (5, -3, 7) N = ( 5 , − 3 , 7 ) et V ⃗ = ( 1 , 4 , 1 ) \vec{V} = (1, 4, 1) V = ( 1 , 4 , 1 ) est calculé selon la formule suivante :
N ⃗ ⋅ V ⃗ = N x ⋅ V x + N y ⋅ V y + N z ⋅ V z \vec{N} \cdot \vec{V} = N_x \cdot V_x + N_y \cdot V_y + N_z \cdot V_z N ⋅ V = N x ⋅ V x + N y ⋅ V y + N z ⋅ V z
N ⃗ ⋅ V ⃗ = ( 5 × 1 ) + ( − 3 × 4 ) + ( 7 × 1 ) \vec{N} \cdot \vec{V} = (5 \times 1) + (-3 \times 4) + (7 \times 1) N ⋅ V = ( 5 × 1 ) + ( − 3 × 4 ) + ( 7 × 1 )
N ⃗ ⋅ V ⃗ = 0 \vec{N} \cdot \vec{V} = 0 N ⋅ V = 0