Édition de feuilles d'exercices

[concours/ex0476] centrale MP 1996 Soit \(H\) un hyperboloïde à deux nappes, \(A\) l’un de ses sommets, \(\Delta\) une droite tangente en \(A\) à \(H\) et \(P\) un plan contenant \(\Delta\). Nature de l’intersection \(\Gamma_P\) du plan et de l’hyperboloïde ? Lieu du centre de courbure de \(\Gamma_P\) lorsque \(P\) varie ?

[fct.R2/ex0637] Calculer l’équation du plan tangent à \(z=xy\) en \(\left(2,\displaystyle{1\over2},1\right)\).

[fct.R2/ex1151] Soit \(\Sigma\) : \(xy+yz+zx=0\). Ensemble des points de l’espace par lesquels passent deux plans perpendiculaires tangents à \(\Sigma\) ?

[oraux/ex1884] centrale MP 2010 (avec Maple)

Soit \(p\) dans \(\mathbf{R}_+^*\). La surface \(S\) est définie par \(M(u,v)=\left(\displaystyle{u^2\over2p},u\mathop{\mathchoice{\hbox{cos}}{\hbox{cos}}{\mathrm{cos}}{\mathrm{cos}}}\nolimits(v),u\mathop{\mathchoice{\hbox{sin}}{\hbox{sin}}{\mathrm{sin}}{\mathrm{sin}}}\nolimits(v)\right)\).

1. Représenter \(S\) avec Maple.

2. Identifier \(S\).

3. Donner un vecteur normal à \(S\) au point de paramètre \((u,v)\).

4. Identifier le lieu des points qui sont centre d’une sphère tangente à \(S\) passant par \(F=(p/2,0,0)\). Interprétation de \(p\) ?

[concours/ex2991] tpe, int, iie M 1994 Quels sont les plans coupant la surface d’équation \((x^2+2y^2-z^2=0)\) selon un cercle ?

[oraux/ex1816] centrale PC 2006 Caractériser la surface donnée, dans \(\mathbf{R}^3\) muni de son repère orthonormé canonique, par : \[y^2+xy-xz-yz-3x-5y=0.\]

[oraux/ex1885] centrale PSI 2010 Soient \(\mathscr{Q}\) la surface d’équation \(x^2+2y^2+z^2+4x-2z=0\) et \(A(2,0,1)\).

1. Déterminer la nature de \(\mathscr{Q}\).

2. Montrer qu’une droite \(\mathscr{D}\) est tangente à \(\mathscr{Q}\) si et seulement si \(\mathscr{Q}\cap\mathscr{D}\) est un singleton.

3. Déterminer le lieu des tangentes à \(\mathscr{Q}\) passant par \(A\).

[oraux/ex1896] centrale PC 2010 (avec Maple)

Soit \((E)\) la surface d’équation \(x^2+y^2+4z^2=1\).

1. Représenter \((E)\).

2. Soit \(R\) la rotation d’axe dirigé par \(\vec u(4,3,0)\) et d’angle \(t\). Soit \((x',y',z')\) l’image de \((x,y,z)\) par \(R\). Exprimer \((x',y',z')\) en fonction de \((x,y,z)\).

3. Déterminer une équation de \((E_t)\), image de \((E)\) par \(R\).

[fct.R2/ex0458] Montrer que le plan \(2x-y-2z=10\) coupe le paraboloïde \(2z=\displaystyle{x^2\over9}+{y^2\over4}\) en un seul point, et trouver les coordonnées de ce point.

[oraux/ex1839] mines MP 2008 Nature de la quadrique d’équation \(z^2=xy\).

[oraux/ex3675] polytechnique MP 2011 Dans \(\mathbf{R}^3\) muni de sa structure euclidienne standard, on considère deux ellipsoïdes \(\mathscr{E}\) et \(\mathscr{E}'\) (non nécessairement concentriques) tels que le domaine intérieur à \(\mathscr{E}\) soit inclus dans le domaine intérieur à \(\mathscr{E}'\). Comparer les demi-axes de \(\mathscr{E}\) et \(\mathscr{E}'\).

[oraux/ex1878] polytechnique MP 2010 On munit \(\mathbf{R}^3\) de sa structure euclidienne canonique. Soit \(\mathscr{E}\) un ellipsoïde centré sur \(O\). Soient \(A_1\), \(A_2\), \(A_3\) trois points de \(\mathscr{E}\) tels que \(\mathchoice{\overrightarrow{OA_1}}{\overrightarrow{OA_1}}{\scriptstyle \overrightarrow{\scriptstyle OA_1}}{\scriptscriptstyle \overrightarrow{\scriptscriptstyle OA_1}}\), \(\mathchoice{\overrightarrow{OA_2}}{\overrightarrow{OA_2}}{\scriptstyle \overrightarrow{\scriptstyle OA_2}}{\scriptscriptstyle \overrightarrow{\scriptscriptstyle OA_2}}\), \(\mathchoice{\overrightarrow{OA_3}}{\overrightarrow{OA_3}}{\scriptstyle \overrightarrow{\scriptstyle OA_3}}{\scriptscriptstyle \overrightarrow{\scriptscriptstyle OA_3}}\) soient orthogonaux deux à deux. Montrer que \(\displaystyle{1\over OA_1^2}+{1\over OA_2^2}+{1\over OA_3^2}\) ne dépend que de \(\mathscr{E}\).

[oraux/ex4414] centrale PC 2011 On munit \(\mathbf{R}^3\) de sa structure euclidienne canonique orientée. Soit \(\varepsilon=(\varepsilon_1,\varepsilon_2,\varepsilon_3)\) la base canonique. Soit \(\Sigma\) la surface d’équation \(x^2-2yz+4z^2=1\) dans la base canonique.

1. Montrer qu’il existe une base orthonormée directe \(e=(\varepsilon_1,e_2,e_3)\) dans laquelle l’équation de \(\Sigma\) est \(X^2+\alpha Y^2+\beta Z^2=1\).

2. Déterminer l’angle de la rotation \(r\) d’axe dirigé par \(\varepsilon_1\) telle que \(r(\varepsilon_2)=e_2\) et \(r(\varepsilon_3)=e_3\).

3. Déterminer l’intersection de \(\Sigma\) et du plan d’équation \(x=0\). Quelle est la nature de cette courbe ? son excentricité ?

[fct.R2/ex0651] Donner l’équation du plan normal à la courbe intersection des surfaces \(9x^2+4y^2-36z=0\) et \(3x+y+z-z^2-1=0\) au point \((2,-3,2)\).

[concours/ex0478] centrale MP 1996 Soit \(\Sigma\) la surface d’équation \((x^2+y^2)z^2=a^2y^2\), \(a>0\) fixé.

1. Déterminer les droites incluses dans \(\Sigma\).

2. Montrer que toutes ces droites sont tangentes à deux sphères.

3. Déterminer les courbes tracées sur \(\Sigma\) orthogonales à ces droites.

[fct.R2/ex0989] Représenter et reconnaître la surface d’équation : \[z=4x^2-y^2.\]

[concours/ex5768] mines MP 2007 On considère la quadrique \[\mathscr{S}\ :\ -2x^2+y^2-2z^2-4yz-4xy-2xz-6x-6y-6z=a,\] avec \(a\in\mathbf{R}\). Nature et forme réduite de \(\mathscr{S}\) ?

[concours/ex3348] centrale M 1993 Discuter la nature et comparer les coniques : \[\left\{\begin{array}{rcl} (ax+by)^2+(a'x+b'y)^2 &=& c\\ (ax+a'y)^2+(bx+b'y)^2 &=& c, \end{array}\right.\] puis les quadriques : \[\left\{\begin{array}{rcl} (ax+by+cz)^2+(a'x+b'y+c'z)^2+(a''x+b''y+c''z)^2 &=& d\\ (ax+a'y+a''z)^2+(bx+b'y+b''z)^2+(cx+c'y+c''z)^2 &=& d. \end{array}\right.\]

[fct.R2/ex0644] Calculer un vecteur tangent au point \((2,1,4)\) à la courbe intersection du cône \(z^2=3x^2+4y^2\) et du plan \(3x-2y+z=8\).

[oraux/ex1730] mines PC 2010 On se place dans \(\mathbf{R}^3\) muni de sa structure euclidienne canonique. Soit \(a>0\). Déterminer l’ensemble des courbes de classe \(\mathscr{C}^1\) régulières tracées dans \(x^2+y^2=a\) et telles qu’en tout point la tangente à la courbe soit tangente à la surface d’équation \(x^2+y^2+z^2=2a^2\).