Soit $ABC$ un triangle. Construire les points $M$, $N$, $P$ et $Q$ tels que :
$$\begin{gathered}\overrightarrow{AM} = -2\overrightarrow{AB}\ ;\\ 2\overrightarrow{BN} = 3\overrightarrow{CA}\ ;\\ \overrightarrow{AP} = 2\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}\ ;\\ \overrightarrow{AQ} = 2\overrightarrow{BQ} + 3\overrightarrow{QC}.\end{gathered}$$
Indication
Rappel
1. Si $\overrightarrow{AM} = \alpha\,\overrightarrow{AB}$, alors $M$ appartient à la droite $(AB)$.
- Si $\alpha > 0$ : $M$ appartient à la demi-droite d'origine $A$ qui contient le point $B$.
- Si $\alpha < 0$ : $M$ appartient à la demi-droite d'origine $A$ qui ne contient pas le point $B$.
2. Si $\overrightarrow{AM} = \alpha\,\overrightarrow{BC}$, alors $M$ appartient à la droite parallèle à $(BC)$ passant par le point $A$.
3. Si $\overrightarrow{AM} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}$, alors $M$ est le quatrième sommet du parallélogramme $ABMC$.
Voir la correction
- On a $\overrightarrow{AM} = -2\overrightarrow{AB}$, donc $M$ appartient à la demi-droite d'origine $A$ qui ne contient pas le point $B$.
- On a $2\overrightarrow{BN} = 3\overrightarrow{CA}$, donc $\overrightarrow{BN} = \dfrac{3}{2}\overrightarrow{CA}$.
Ainsi $N$ appartient à la droite parallèle à $(AC)$ passant par le point $B$.
- On a $\overrightarrow{AP} = 2\overrightarrow{AB} - \overrightarrow{AC}$ : on construit d'abord les points $E$ et $F$ tels que $\overrightarrow{AE} = 2\overrightarrow{AB}$ et $\overrightarrow{AF} = -\overrightarrow{AC}$, puis on construit le point $P$ tel que $AEPF$ soit un parallélogramme.
- On a $\overrightarrow{AQ} = 2\overrightarrow{BQ} + 3\overrightarrow{QC}$, donc $$\begin{aligned}\overrightarrow{AQ} &= 2\overrightarrow{BA} + 2\overrightarrow{AQ}\\ &\quad + 3\overrightarrow{QA} + 3\overrightarrow{AC}.\end{aligned}$$
D'où $$\begin{aligned}\overrightarrow{AQ} &= -2\overrightarrow{AB} + 2\overrightarrow{AQ}\\ &\quad - 3\overrightarrow{AQ} + 3\overrightarrow{AC},\end{aligned}$$ c'est-à-dire $2\overrightarrow{AQ} = -2\overrightarrow{AB} + 3\overrightarrow{AC}$.
Par suite : $\boxed{\overrightarrow{AQ} = -\overrightarrow{AB} + \dfrac{3}{2}\overrightarrow{AC}}$