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Sciences · Mathématiques

Repère et coordonnées

Dans un repère, chaque point du plan est repéré par deux nombres : son abscisse x (position horizontale) et son ordonnée y (position verticale), notés M(x ; y).

Mis à jour le 3 min de lecture

Le repère transforme la géométrie en calcul : un point devient un couple de nombres, une droite une équation, une distance une formule. Cette idée, développée au XVIIe siècle par René Descartes et Pierre de Fermat, a donné naissance à la géométrie analytique. Elle est au cœur des cartes (latitude et longitude), des écrans (pixels repérés par leur colonne et leur ligne), des GPS et des représentations graphiques de fonctions.

Les types de repères

RepèreAxesUnitésUsage
QuelconqueSécantsQuelconquesMilieux, alignement, parallélisme
OrthogonalPerpendiculairesDifférentes possiblesGraphiques de fonctions
OrthonorméPerpendiculairesMême unité sur les deux axesDistances, angles, cercles

Les formules de distance et de perpendicularité ne sont valables que dans un repère orthonormé.

Lire et placer un point

Pour placer M(3 ; −2) : partir de l’origine, avancer de 3 unités vers la droite (abscisse), puis descendre de 2 unités (ordonnée). On écrit toujours l’abscisse en premier.

Les axes partagent le plan en quatre quadrants :

QuadrantSigne de xSigne de yExemple
I (en haut à droite)++(2 ; 5)
II (en haut à gauche)−+(−3 ; 1)
III (en bas à gauche)−−(−1 ; −4)
IV (en bas à droite)+−(3 ; −2)

Un point de l’axe des abscisses a une ordonnée nulle : (x ; 0). Un point de l’axe des ordonnées a une abscisse nulle : (0 ; y).

Les formules essentielles

Pour A(xA ; yA) et B(xB ; yB) :

GrandeurFormuleRepère
Milieu I de [AB]I((xA + xB)/2 ; (yA + yB)/2)Quelconque
Coordonnées du vecteur AB→(xB − xA ; yB − yA)Quelconque
Distance ABAB = √((xB − xA)² + (yB − yA)²)Orthonormé
Coefficient directeur de (AB)m = (yB − yA) / (xB − xA)Quelconque (si xA ≠ xB)

La formule de distance est le théorème de Pythagore appliqué au triangle rectangle dont les côtés sont parallèles aux axes.

Démontrer en repère

Pour montrer que…On vérifie que…
ABCD est un parallélogramme[AC] et [BD] ont le même milieu, ou AB→ = DC→
A, B, C sont alignésAB→ et AC→ sont colinéaires
Un triangle est isocèleDeux distances sont égales
Un triangle est rectangleLa réciproque de Pythagore est vérifiée
Un point est sur un cercleSa distance au centre vaut le rayon

Ces méthodes utilisent les vecteurs et l'équation de droite.

Dans l’espace

On ajoute un troisième axe, celui des cotes (z). Un point a trois coordonnées (x ; y ; z) et la distance devient √((xB − xA)² + (yB − yA)² + (zB − zA)²).

Autres systèmes de coordonnées

  • Coordonnées polaires : un point est repéré par sa distance r à l’origine et l’angle θ avec l’axe des abscisses ; x = r cos θ, y = r sin θ (voir la trigonométrie).
  • Coordonnées géographiques : latitude et longitude, en degrés, sur la sphère terrestre (voir lire une carte).

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre abscisse et ordonnée ?

L’abscisse est la coordonnée horizontale (lue sur l’axe horizontal), l’ordonnée la coordonnée verticale. On écrit toujours l’abscisse en premier : (x ; y).

Pourquoi parle-t-on de repère cartésien ?

Du nom de René Descartes, qui a exposé dans La Géométrie (1637) la méthode consistant à traduire les problèmes géométriques en équations. Voir Descartes.

Comment calculer la distance entre deux points ?

Dans un repère orthonormé : √((xB − xA)² + (yB − yA)²). On soustrait les abscisses, les ordonnées, on élève au carré, on additionne et on prend la racine carrée.

Quelles sont les coordonnées de l’origine ?

O(0 ; 0).

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