QCM : Frises, pavages et vecteurs égaux

[enonce]
Ce QCM porte sur les frises, les pavages et les vecteurs égaux. Pour chaque question, choisir la bonne réponse parmi les 4 propositions.
[/enonce]

[etape]
Dans une frise, comment le motif est-il reproduit ?
[qcm]
[option]Par une rotation autour d'un point fixe.[/option]
[option correct="true"]Par translation, dans une seule direction.[/option]
[option]Par translation, dans deux directions.[/option]
[option]Par symétrie axiale par rapport à une droite.[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
Une frise est contenue dans une bande, entre deux droites parallèles : son motif se répète régulièrement dans une seule direction, en le faisant glisser par translation tout au long de la bande.[/reponse]
[reponse motif="Par une rotation autour d'un point fixe."]Non.
Dans une frise, le motif ne tourne pas : il garde la même orientation d'un bout à l'autre de la bande. Repenser au mouvement qui fait simplement glisser une figure sans la tourner.[/reponse]
[reponse motif="Par translation, dans deux directions."]Non.
Deux directions de répétition correspondent à un assemblage qui recouvre tout le plan, pas à un dessin contenu dans une bande. Combien de directions une bande propose-t-elle ?[/reponse]
[reponse motif="Par symétrie axiale par rapport à une droite."]Non.
La symétrie axiale retourne la figure comme dans un miroir. Dans une frise, le motif n'est pas retourné : il est seulement déplacé sans changer d'orientation.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Penser au mouvement qui fait simplement glisser le motif le long de la bande, sans le tourner ni le retourner, et au nombre de directions disponibles dans une bande.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
À quelle condition deux vecteurs sont-ils égaux ?
[qcm]
[option]Ils ont la même longueur.[/option]
[option]Ils ont la même direction et la même longueur.[/option]
[option correct="true"]Ils ont la même direction, le même sens et la même longueur.[/option]
[option]Ils ont la même origine.[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
Deux vecteurs sont égaux lorsqu'ils ont à la fois la même direction, le même sens et la même longueur. Ces trois conditions doivent être réunies simultanément.[/reponse]
[reponse motif="Ils ont la même longueur."]Non.
La longueur seule ne suffit pas : deux flèches de même taille peuvent pointer dans des directions ou des sens différents. Combien de caractéristiques définissent un vecteur ?[/reponse]
[reponse motif="Ils ont la même direction et la même longueur."]Non.
Il manque une troisième condition. Deux vecteurs de même direction et même longueur peuvent pointer en sens opposés : revoir la définition complète d'un vecteur.[/reponse]
[reponse motif="Ils ont la même origine."]Non.
Deux vecteurs égaux peuvent très bien partir de points différents. Ce ne sont pas leurs origines qu'il faut comparer, mais leurs caractéristiques géométriques.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Un vecteur est caractérisé par trois éléments. Revoir la définition d'un vecteur pour retrouver ces trois caractéristiques que deux vecteurs égaux doivent partager.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
$ABCD$ est un parallélogramme. À quel vecteur le vecteur $\overrightarrow{AB}$ est-il égal ?
[qcm]
[option correct="true"]$\overrightarrow{DC}$[/option]
[option]$\overrightarrow{CD}$[/option]
[option]$\overrightarrow{BA}$[/option]
[option]$\overrightarrow{AD}$[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Dans le parallélogramme $ABCD$, les côtés $[AB]$ et $[DC]$ sont parallèles, de même longueur, et orientés dans le même sens : on a donc $\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{DC}$.[/reponse]
[reponse motif="$\overrightarrow{CD}$"]Non.
$\overrightarrow{CD}$ a bien la même direction et la même longueur que $\overrightarrow{AB}$, mais regarder de plus près son sens : il va de $C$ vers $D$. Est-ce le même sens que de $A$ vers $B$ ?[/reponse]
[reponse motif="$\overrightarrow{BA}$"]Non.
$\overrightarrow{BA}$ et $\overrightarrow{AB}$ ont la même direction et la même longueur, mais ils sont opposés. Comparer le sens de la flèche dans chaque cas.[/reponse]
[reponse motif="$\overrightarrow{AD}$"]Non.
$[AD]$ est un autre côté du parallélogramme, qui n'a ni la même direction ni la même longueur que $[AB]$. Chercher le côté parallèle à $[AB]$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Dans un parallélogramme, deux côtés opposés sont parallèles et de même longueur. Repérer le côté parallèle à $[AB]$, puis vérifier que le sens correspond bien à celui de $A$ vers $B$.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Sur la frise ci-dessous, le motif glisse d'un cran vers la droite. Par quel déplacement passe-t-on d'un motif au suivant ?

Frise d'un motif en L répété par translation, vecteur de translation matérialisé par une flèche

[qcm]
[option]2 carreaux vers la droite.[/option]
[option correct="true"]3 carreaux vers la droite.[/option]
[option]3 carreaux vers la droite et 1 vers le haut.[/option]
[option]4 carreaux vers la droite.[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
Le vecteur $\vec{u}$ va d'un motif au suivant en se déplaçant horizontalement de 3 carreaux vers la droite, sans aucun déplacement vertical : les motifs restent à la même hauteur dans la bande.[/reponse]
[reponse motif="2 carreaux vers la droite."]Non.
Compter à nouveau les carreaux entre le début d'un motif et le début du motif suivant : l'écart est plus grand que 2.[/reponse]
[reponse motif="3 carreaux vers la droite et 1 vers le haut."]Non.
Les motifs sont tous à la même hauteur dans la bande. Vérifier s'il y a réellement un déplacement vertical entre deux motifs consécutifs.[/reponse]
[reponse motif="4 carreaux vers la droite."]Non.
Repérer un point précis du motif (par exemple son coin en bas à gauche) et compter combien de carreaux le séparent du même point sur le motif suivant.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Choisir un point repère sur un motif, puis compter le nombre de carreaux horizontaux et verticaux qui le séparent du même point sur le motif suivant.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Qu'est-ce qui distingue un pavage d'une frise ?
[qcm]
[option]Le pavage utilise des figures toutes différentes.[/option]
[option]Le pavage répète un motif dans une seule direction.[/option]
[option correct="true"]Le pavage répète un motif dans deux directions et recouvre tout le plan.[/option]
[option]Le pavage laisse des trous entre les figures.[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Un pavage recouvre le plan entier, sans trou ni superposition, en reproduisant un motif par des translations dans deux directions. Une frise, elle, ne se développe que dans une seule direction le long d'une bande.[/reponse]
[reponse motif="Le pavage utilise des figures toutes différentes."]Non.
Un pavage repose au contraire sur un motif qui se répète. Penser à un carrelage ou à un mur de briques : le même élément revient régulièrement.[/reponse]
[reponse motif="Le pavage répète un motif dans une seule direction."]Non.
Une seule direction de répétition correspond à une frise. Combien de directions faut-il pour recouvrir entièrement une surface comme un sol ?[/reponse]
[reponse motif="Le pavage laisse des trous entre les figures."]Non.
Un pavage recouvre le plan sans trou ni superposition. Repenser à un carrelage : les dalles couvrent toute la surface sans espace vide.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Comparer une frise (une bande) et un carrelage qui couvre tout un sol : penser au nombre de directions de répétition et au fait que la surface est entièrement recouverte.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Sur le quadrillage ci-dessous, lequel de ces vecteurs est égal au vecteur $\vec{u}$ ?

Quadrillage avec quatre vecteurs u, v, w et t à comparer

[qcm]
[option correct="true"]$\vec{v}$[/option]
[option]$\vec{w}$[/option]
[option]$\vec{t}$[/option]
[option]Aucun de ces vecteurs.[/option]
[reponse statut="correct"]Parfait !
Le vecteur $\vec{v}$ se déplace de 2 carreaux vers la droite et 1 vers le haut, exactement comme $\vec{u}$ : même direction, même sens et même longueur, donc $\vec{u} = \vec{v}$.[/reponse]
[reponse motif="$\vec{w}$"]Non.
$\vec{w}$ se déplace bien de 2 carreaux horizontalement, mais observer son orientation verticale : monte-t-il ou descend-il ? Comparer son sens avec celui de $\vec{u}$.[/reponse]
[reponse motif="$\vec{t}$"]Non.
$\vec{t}$ est plus court que $\vec{u}$ : il ne franchit pas le même nombre de carreaux. Comparer les longueurs des deux flèches.[/reponse]
[reponse motif="Aucun de ces vecteurs."]Non.
Reprendre chaque vecteur et compter ses déplacements horizontal et vertical : l'un d'eux reproduit exactement ceux de $\vec{u}$.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
Pour chaque vecteur, compter le nombre de carreaux franchis horizontalement et verticalement, et noter le sens. Le vecteur égal à $\vec{u}$ doit reproduire ces trois éléments à l'identique.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

Translation et parallélogramme

Soient $ A $, $ B $ et $ D $ trois points du plan non alignés. On note $ C $ l'image du point $ B $ par la translation de vecteur $ \overrightarrow{AD} $.

  1. Justifier l'égalité vectorielle $ \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{AD} $.
  2. Démontrer que le quadrilatère $ ABCD $ est un parallélogramme.
  3. On suppose que $ AB = 6 $ cm et $ AD = 9 $ cm. Calculer le périmètre du parallélogramme $ ABCD $.
  4. On note $ M $ le point d'intersection des diagonales $ [AC] $ et $ [BD] $. Que représente $ M $ pour ces deux segments ? Justifier.
  5. Soit $ E $ l'image de $ M $ par la translation de vecteur $ \overrightarrow{AD} $. Démontrer que $ \overrightarrow{ME} = \overrightarrow{BC} $.

Corrigé

  1. Par définition, $ C $ est l'image du point $ B $ par la translation de vecteur $ \overrightarrow{AD} $. Or, dire qu'un point $ M' $ est l'image d'un point $ M $ par la translation de vecteur $ \vec{u} $ équivaut à $ \overrightarrow{MM'} = \vec{u} $.

    On a donc bien $\mathbf{\overrightarrow{BC} = \overrightarrow{AD}}$.

  2. On utilise la propriété : un quadrilatère $ ABCD $ est un parallélogramme si et seulement si $ \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{BC} $.

    D'après la question 1, $ \overrightarrow{BC} = \overrightarrow{AD} $.

    Donc $ ABCD $ est un parallélogramme.

  3. Dans un parallélogramme, les côtés opposés ont la même longueur :
    $ AB = DC = 6 $ cm et $ AD = BC = 9 $ cm.

    Le périmètre vaut donc :
    $ \mathcal{P} = AB + BC + CD + DA = 6 + 9 + 6 + 9 = 30 $ cm

    Le périmètre du parallélogramme $ ABCD $ est de $ 30 $ cm.

  4. Dans un parallélogramme, les diagonales se coupent en leur milieu.

    Or $ ABCD $ est un parallélogramme, donc le point $ M $ est à la fois le milieu de la diagonale $ [AC] $ et le milieu de la diagonale $ [BD] $.

    Le point $ M $ est le milieu commun des deux diagonales $ [AC] $ et $ [BD] $.

  5. Le point $ E $ est l'image de $ M $ par la translation de vecteur $ \overrightarrow{AD} $.

    Par définition de la translation : $ \overrightarrow{ME} = \overrightarrow{AD} $.

    Or, d'après la question 1 : $ \overrightarrow{AD} = \overrightarrow{BC} $.

    Par transitivité, on en déduit que $\mathbf{\overrightarrow{ME} = \overrightarrow{BC}}$.