Repérage dans le plan 3e
Classe:
Troisième
I. repérage orthonormal
Soient →i et →j deux vecteurs du plan de direction respective (x′x) et (y′y) non parallèles et O leur point d'intersection.
On appelle repère cartésien, le triplet (O; →i, →j).

Si (x′x)⊥(y′y) alors, le repère cartésien sera le repère orthogonal.

Si, pour le repère orthogonal, on a ℓ→i=ℓ→j alors, le repère sera dit repère orthonormal.

Le point O est appelé origine du repère et les axes (x′x) et (y′y)sont respectivement appelés axe des abscisses et axe des ordonnées.
Remarque :
En posant →i=→OI et →j=→OJ, le repère orthonormal sera noté (O; I, J)
II. Coordonnées d'un point dans un repère orthonormal
Soient (O; I, J) un repère orthonormal et M un point du plan.

On a : OM1MM2 un parallélogramme alors, →OM=→OM1+→OM2.
Or, les vecteurs →OM1 et →OM2 sont respectivement colinéaires aux vecteurs →i et →j.
Donc, il existe deux réels x et y tels que →OM1=x.→i et →OM2=y.→j.
Ainsi, →OM=x.→i+y.→j. D'où le couple (x; y) est appelé les coordonnées du point M dans le repère orthonormal (O; →i, →j).
On notera $M
Si M a pour coordonnées $(xy) danslerepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j})alors,\overrightarrow{OM}=x.\vec{i}+y.\vec{j}.$
Exemple :
On considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne :
→OA=3→i+2→j; →OB=−2→i+3→j; →OC=4→i et →OD=−3→j.
Trouvons les coordonnées des points A, B, C et D et plaçons les dans le repère orthonormal.
On a : →OA=3→i+2→j alors, $A(32) $
→OB=−2→i+3→j alors, B(−2; 3)
→OC=4→i alors, $C
→OD=−3→j alors, D(0; −3)

Les réels x et y sont appelés respectivement abscisse et ordonnée du point M dans le repère orthonormal (O; →i, →j).
⋅ Le point O a pour coordonnées $(00) ,onnoteraO(00) $
⋅ Si un point a pour abscisse nul, il se trouvera alors dans l'axe des ordonnées.
⋅ Si un point a pour ordonnée nulle, il se trouvera alors dans l'axe des abscisses.
III. Coordonnées d'un vecteur dans un repère orthonormal
III.1 Coordonnées d'un vecteur représenté par un bipoint.
Soient (O; →i, →j) un repère orthonormal, A et B deux points de ce repère.

On a : →OA=xA→i+yA→j et →OB=xB→i+yB→j
et comme →AB=(xB→i+yB→j)−(xA→i+yA→j)
alors, →AB=xB→i+yB→j−xA→i−yA→j.
Ainsi, →AB=(xB−xA)→i+(yB−yA)→j.
Si $A(xAyA) \ et\ B(xByB) dansunrepèreorthonormalalors,\overrightarrow{AB}(xB−xAyB−yA) $
Exemple : on considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne :
→OA=2→i+3→j; →OB=−3→i+2→j et →OC=−→i−4→j.
Calculons les coordonnées des vecteurs →AB, →AC et →BC
On a : $A(23) \;,\ B(−32) \ et\ C(−1−4) $
alors, $\overrightarrow{AB}
et $\overrightarrow{BC}
III.2 Coordonnées d'un vecteur somme
Soient $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) deuxvecteursdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
On aura : →u=x.→i+y.→j et →v=x′.→i+y′.→j
Alors, →u+→v=(x.→i+y.→j)+(x′.→i+y′.→j).
Donc, →u+→v=x.→i+y.→j+x′.→i+y′.→j.
Ainsi, →u+→v=(x+x′).→i+(y+y′).→j.
Si $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) dansunrepèreorthonormalalors,\vec{u}+\vec{v}(x+x′y+y′) $
III.3 Coordonnées d'un vecteur égal à un autre
Soient $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) deuxvecteursdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
On se propose de trouver la condition nécessaire et suffisante pour que les vecteurs →u et →v soient égaux.
On a : →u=x.→i+y.→j et →v=x′.→i+y′.→j
or, →u=→v
alors, x.→i+y.→j=x′.→i+y′.→j.
Donc, x=x′ et y=y′
Si $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) dansunrepèreorthonormalet\vec{u}=\vec{v}alors,x=x'\ et\ y=y'$ et réciproquement.
III.4 Coordonnées d'un vecteur opposé à un autre
Soient $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) deuxvecteursdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
On se propose de trouver la condition nécessaire et suffisante pour que les vecteurs →u et →v soient des vecteurs opposés.
On a : →u=x.→i+y.→j et →v=x′.→i+y′.→j
or, →u+→v=→0
alors, x.→i+y.→j+x′.→i+y′.→j=→0.
Donc, (x+x′).→i+(y+y′).→j=0.→i+0.→j
Ainsi, x+x′=0 et y+y′0
d'où, x=−x′ et y=−y′
Si $\vec{u}(xy) et\vec{v}(x′y′) dansunrepèreorthonormalet\vec{u}+\vec{v}=\vec{0}alors,x=-x'ety=-y'$ et réciproquement.
III.5 Coordonnées d'un vecteur multiplié par un réel
Soient $\vec{u}(xy) et\vec{v}(x′y′) deuxvecteursdansunrepèreorthonormal(O;\ \vec{i},\ \vec{j})etk\in\mathbb{R}telque\vec{v}=k.\vec{u}.$
On a : →u=x.→i+y.→j et →v=x′.→i+y′.→j
or, →v=k.→u.
alors, x′.→i+y′.→j=k(x.→i+y.→j).
Donc, x′.→i+y′.→j=(kx).→i+(ky).→j.
D'où, x′=kx et y′=ky
Si $\vec{u}(xy) dansunrepèreorthonormaletk\in\mathbb{R}alors,k\vec{u}(kxky) $
III.6 Condition de colinéarité de deux vecteurs
Soient $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) deuxvecteurscolinéairesdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Alors on a : →v=k.→u avec k∈R.
Donc, x′=kx et y′=ky, par suite x′y′=kxky.
Par conséquent, x′y′=xy.
Ainsi, xy′=x′y ; d'où, xy′−x′y=0
Si $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) dansunrepèreorthonormalet\vec{u}\;,\ \vec{v}colinéairesalors,xy'-x'y=0.$
Réciproque : Si $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) deuxvecteursdansunrepèreorthonormaletxy'-x'y=0alors,\vec{u}\ et\ \vec{u}$ colinéaires.
III.7 Applications
⋅ Coordonnées du milieu d'un segment
Soient $A(xAyA) \ et\ B(xByB) dansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j})\ et\ I(xIyI) milieude[AB].$

On se propose de déterminer les coordonnées du point I en fonction des coordonnées des points A et B.
On a : I milieu de [AB] alors, →AI=→IB.
Or, $\overrightarrow{AI}(xI−xAyI−yA) \ et\ \overrightarrow{IB}(xB−xIyB−yI) $
Donc, xI−xA=xB−xI et yI−yA=yB−yI.
Ainsi, 2xI=xA+xB et 2yI=yA+yB
D'où, xI=xA+xB2 et yI=yA+yB2.
Si $A(xAyA) \ et\ B(xByB) dansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j})\ et\ I(xIyI) milieude[AB]alors,I(xA+xB2yA+yB2) $
Exemple : on considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne $A(−12) \ et\ B(54) .$
On a : I milieu de [AB] alors, $I((−1)+522+42) ;donc,I(23) .$

On considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne $A(−12) \;,\ B(34) \ et\ C(5y) .$
Déterminons la valeur de y pour que les points A, B et C soient alignés.

1er méthode :
On a : A, B et C alignés alors, →AC=k.→AB.
Or, $\overrightarrow{AC}(6y−2) \;;\ \overrightarrow{AB}(42) \ et\ k.\overrightarrow{AB}(4k2k) $
Donc, 6=2k et y−2=2k
Ainsi, k=32 et y−2=2(32) ; d'où, y=5.
2em méthode :
On a : A, B et C alignés alors, →AB et →AB colinéaires.
Or, $\overrightarrow{AB}(42) \ et\ \overrightarrow{AC}(6y−2) $
Donc, 4(y−2)−2(6)=0
Ainsi, 4y−8−12=0
D'où, y=5
⋅ Détermination du quatrième point d'un parallélogramme
On considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne $A(35) \;,\ B(−22) \ et\ C(−43) .$
Déterminons les coordonnées du point D telles que ABCD soit un parallélogramme.

On a : ABCD parallélogramme alors, →CD=→BA.
Or, $\overrightarrow{CD}(xD+4yD−3) \ et\ \overrightarrow{BA}(53) $
Donc, xD+4=5 et yD=6
D'où, $D(16) .$
⋅ Détermination des coordonnées du centre de gravité d'un triangle
On considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne $A(−33) \;,\ B(63) \ et\ C(36) .$
Déterminons les coordonnées du point G centre de gravité du triangle ABC.

1er méthode :
On a : G centre de gravité de ABC alors, →GA+→GB+→GC=→0.
Or, $\overrightarrow{GA}(−3−xG3−yG) \;;\ \overrightarrow{GB}(6−xG3−yG) \ et\ \overrightarrow{GC}(3−xG6−yG) $
Donc, $(\overrightarrow{GA}+\overrightarrow{GB}+\overrightarrow{GC})(6−3xG12−3yG) \ et\ \vec{0}(00) $
Par suite, 6−3xG=0 et 12−3yG=0
Ainsi, xG=2 et yG=4
D'où, $G(24) $
2em méthode :
On a : G centre de gravité de ABC et I milieu de [AB].
Alors, →IC=3→IG
Or, $I(323) \;,\ \overrightarrow{IC}(323) \;,\ \overrightarrow{IG}(xG−32yG−3) \ et\ 3\overrightarrow{IG}(3xG−923yG−9) $
Donc, 32=3xG−92 et 3=3yG−9
Ainsi, xG=2 et yG=4
D'où, $G(24) $
IV. Distance de deux points dans un repère orthonormal
Soient $A(xAyA) \ et\ B(xByB) deuxpointsdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j})$

On a : ABC un triangle rectangle en C. D'après le théorème de Pythagore, on aura : AB=√AC2+CB2
Or, AC2=(xB−xA)2 et CB2=(yB−yA)2
Donc, AB=√(xB−xA)2+(yB−yA)2
Si $A(xAyA) \ et\ B(xByB) sontdeuxpointsdansunrepèreorthonormalalors,AB=\sqrt{(x_{B}-x_{A})^{2}+(y_{B}-y_{A})^{2}}.$
En posant $\overrightarrow{AB}=\vec{u}(xy) alors,x_{B}-x_{A}=x\ et\ y_{B}-y_{A}=y$
Donc, L→u=AB=√x2+y2
Si $\overrightarrow{AB}(xy) dansunrepèreorthonormalalors,AB=\sqrt{x^{2}+y^{2}}.$
Applications :
⋅ Nature d'un triangle
On considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne $A(1−2) \;,\ B(21) \ et\ C(50) .$
Déterminons la nature exacte du triangle ABC

On a : $\overrightarrow{AB}(13) alors,AB=\sqrt{1^{2}+3^{2}}=\sqrt{10}$
$\overrightarrow{AC}
et $\overrightarrow{BC}
Donc, AB=BC. Ainsi, ABC est un triangle isocèle en B.
De plus on a AC2=(2√5)2=20, AB2=(√10)2=10 et BC2=(√10)2=10.
Par suite, AC2=AB2+BC2. D'après la réciproque du théorème de Pythagore ABC est un triangle rectangle en B.
D'où, ABC est rectangle et isocèle en B.
⋅ Condition d'orthogonalité de deux vecteurs dans un repère orthonormal
Soient $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) deuxvecteursdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j})telsque\vec{u}\perp\vec{v}$

On a : ABC triangle rectangle en B. D'après le théorème de Pythagore on aura : AC2=AB2+BC2.
Or, $\overrightarrow{AC}=\vec{u}+\vec{v}
$\overrightarrow{AB}=\vec{u}
et $\overrightarrow{BC}=\vec{v}
Donc, x2+2xx′+x′2+y2+2yy′+y′2=x2+y2+x′2+y′2
Ainsi, 2xx′+2yy′=0
D'où, xx′+yy′=0
Si $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) sontdeuxvecteursdansunrepèreorthonormalet\vec{u}\perp\vec{v}alors,x.x'+y.y'=0$
Réciproque :
Si $\vec{u}(xy) \ et\ \vec{v}(x′y′) sontdeuxvecteursdansunrepèreorthonormaltelsquex.x'+y.y'=0alors,\vec{u}\perp\vec{v}$
Exemple : on considère un repère orthonormal (O; →i, →j) et on donne $A(12) \;,\ B(21) \ et\ C(50) .$
Démontrons que (AB)⊥(BC).
On a : (AB)⊥(BC) si, et seulement si, →AB⊥→BC.
Or, $\overrightarrow{AB}(13) \ et\ \overrightarrow{BC}(3−1) alors,(1)(3)+(3)(-1)=3-3=0.$
Donc, →AB⊥→BC.
D'où, (AB)⊥(BC).
V. Équation générale d'une droite
V.1 Droite passant par deux points dans un repère orthonormal
Soient $A(−12) \ et\ B(21) deuxpointsdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminer l'équation de la droite (AB).

Soit $M(xy) \in\;(AB)alors,\overrightarrow{AM}\ et\ \overrightarrow{AB}$ sont colinéaires.
Or, $\overrightarrow{AM}(x+1y−2) \ et\ \overrightarrow{AB}(3−1) $
Donc, −1(x+1)−3(y−2)=0
Ainsi, −x−1−3y+5=0
D'où, (AB): −x−3y+5=0 ou encore (AB): x+3y−5=0
V.2 Droite définie par un vecteur et un point : vecteur directeur
Soient $\vec{u}(23) unvecteuretA(3−2) unpointdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminons l'équation de la droite (Δ) passant par A et de direction →u.

Soit $N(xy) \in\;(\Delta)alors,\overrightarrow{AN}\ et\ \vec{u}$ sont colinéaires.
Or, $\overrightarrow{AN}(x−3y+2) \ et\ \vec{u}(23) $
Donc, 3(x−3)−2(y+2)=0
Ainsi, 3x−9−2y−4=0
D'où, (Δ): 3x−2y−13=0
Le vecteur →u de coordonnées $(23) estappeléunvecteurdirecteurdeladroite(\Delta)d′équation3x-2y-13=0.$
Et l'équation 3x−2y−13=0 est une équation générale de (Δ).
Théorème :
Si (Δ): ax+by+c=0 alors, $\vec{u}(−ba) estunvecteurdirecteurde(\Delta)$
Exemple : trouvons un vecteur directeur de chacune des deux droites suivantes : (D): 4x−3y+5=0 et (Δ): 7x+5y−13=0.
On a : $\vec{u}(34) estunvecteurdirecteurde(D)\ et\ \vec{v}(−57) celuide(\Delta)$
Applications :
⋅ Droite passant par un point et parallèle à une droite donnée
Soient (D): 4x−3y+1=0 et $\ A(12) unpointdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminons l'équation de la droite (Δ) passant par le point A et parallèle à la droite (D).
Soit $M(xy) \in\;(\Delta)$
On a :(D): 4x−3y+1=0 et alors, $\vec{u}
Donc, →AM et →u sont colinéaires.
Or, $\overrightarrow{AM}(x−1y−2) \ et\ \vec{u}(34) $
Par suite, 4(x−1)−3(y−2)=0
Ainsi, 4x−4−3y+6=0
D'où, (Δ): 4x−3y+2=0
⋅ Droite passant par un point et perpendiculaire à une droite donnée
Soit (D): 3x+2y−5=0 une droite données et $A(−2−3) unpointdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminons l'équation de la droite (Δ) passant par le point A et perpendiculaire à la droite (D).
Soit $M(xy) \in\;(\Delta)$
On a : (D): 3x+2y−5=0 et alors, $\vec{u}(−23) $ un vecteur directeur.
Et comme (Δ)⊥D donc, →AM⊥→u.
Or, $\overrightarrow{AM}(x+2y+3) \ et\ \vec{u}(−23) $
Par suite, −2(x+2)+3(y+3)=0
Ainsi, −2x−4+3y+9=0
D'où, (Δ): −2x+3y+5=0
⋅ Équation d'une droite passant par un point et parallèle à l'axe des abscisses (xx′): y=0
Soit $A(ab) unpointdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminons l'équation de la droite (Δ) passant par le point A et parallèle à l'axe des abscisses.

Soit $M(xy) \in\;(\Delta)$
On a : $\vec{i}(10) unvecteurdirecteurde(xx')etcomme(\Delta)\parallel(xx')alors,\overrightarrow{AM}et\vec{i}$ sont colinéaires.
Or, $\overrightarrow{AM}(x−ay−b) \ et\ \vec{i}(10) donc,0(x-a)-1(y-b)=0.$
Par suite, −y+b=0.
D'où, (Δ): y=b.
Si $A
⋅ Équation d'une droite passant par un point et parallèle à l'axe des ordonnées (yy′): x=0
Soit $A(ab) unpointdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminons l'équation de la droite (Δ) passant par le point A et parallèle à l'axe des ordonnés.

Soit $M(xy) \in\;(\Delta)$
On a : $\vec{j}(01) unvecteurdirecteurde(yy')etcomme(\Delta)\parallel(yy')alors,\overrightarrow{AM}\ et\ \vec{j}$ sont colinéaires.
Or, $\overrightarrow{AM}(x−ay−b) \ et\ \vec{j}(01) donc,1(x-a)-0(y-b)=0.$
Ainsi, x−a=0.
D'où, (Δ): x=a.
Si $A
VI. Équation réduite d'une droite
VI.1 Exemples et Définitions
Soit (Δ): 3x−2y+6=0
On peut écrire alors (Δ): y=32x+3.
L'équation écrite sous la forme y=32x+3 est appelée équation réduite de la droite (Δ) de coefficient directeur 32 et d'ordonnée à l'origine +3.
Ce qui signifie que la droite (Δ) passe par le point de coordonnées (0; 3).
De manière générale, l'équation réduite d'une droite (Δ) s'écrit sous la forme y=ax+b où a∈R et b∈R.
Le réel a est appelé le coefficient directeur (pente) de la droite (Δ) et le réel b son ordonnée à l'origine ; c'est à dire la droite passe par un point de coordonnées (0; b).
VI.2 Relation entre coefficient directeur et les coordonnées du vecteur directeur d'une droite
Soit (Δ): 3x−2y+6=0
On a : $\vec{u}(23) unvecteurdirecteurde(\Delta)\ et\ (\Delta)\;:\ y=\dfrac{3}{2}x+3.$
Ainsi, le coefficient directeur d'une droite est égal au rapport de l'ordonnée du vecteur directeur par son abscisse.
Si $\vec{u}(mn) unvecteurdirecteurde(\Delta)\;:\ y=ax+bavecm\neq 0alors,a=\dfrac{n}{m}$
Exemple 1 : trouvons le coefficient directeur d'une droite (Δ) de vecteur directeur $\vec{u}(−36) $
Soit (Δ): y=ax+b et $\ \vec{u}(−36) unvecteurdirecteurde(\Delta)alors,a=\dfrac{6}{-3}=-2$
Exemple 2 : trouvons un vecteur directeur de la droite (Δ) d'équation y=45x−6
On a : $\vec{u}(54) unvecteurdirecteurde(\Delta)$.
VI.3 Propriétés
⋅ Condition de parallélisme de deux droites
Soient (D): y=ax+b et (Δ): y=a′x+b′ deux droites dans un repère orthonormal telles que (D)∥(Δ).
On a : $\vec{u}(1a) unvecteurdirecteurde(D)\;,\ \vec{v}(1a′) unvecteurdirecteurde(\Delta)\ et\ (D)\parallel(\Delta)$
alors, →u et →v sont colinéaires.
Donc, 1(a′)−1(a)=0
Ainsi, a′−a=0. D'où a′=a
Si (D): y=ax+b et (Δ): y=a′x+b′ deux droites dans un repère orthonormal et (D)∥(Δ) alors, a=a′
Réciproque :
Si (D): y=ax+b et (Δ): y=a′x+b′ deux droites dans un repère orthonormal et a=a′ alors, (D)∥(Δ)
⋅ Condition d'orthogonalité de deux vecteurs
Soient (D): y=ax+b et (Δ): y=a′x+b′ deux droites dans un repère orthonormal telles que (D)⊥(Δ).
On a : $\vec{u}(1a) unvecteurdirecteurde(D)\ et\ \vec{v}(1a′) unvecteurdirecteurde(\Delta).$
Et comme (D)⊥(Δ) alors, →u⊥→v.
Donc, (1)(1)+(a)(a′)=0
Ainsi, 1+a.a′=0. D'où, aa′=−1
Si (D): y=ax+b et (Δ): y=a′x+b′ deux droites dans un repère orthonormal et (D)⊥(Δ) alors, aa′=−1
Réciproque :
Si (D): y=ax+b et (Δ): y=a′x+b′ deux droites dans un repère orthonormal et aa′=−1 alors, (D)⊥(Δ)
Applications :
⋅ Droite passant par deux points dans un repère orthonormal
Soit $A(−12) \ et\ B(21) deuxpointsdansunrepèreorthonormal(O\;;\ \vec{i}\;,\ \vec{j}).$
Déterminons l'équation de la droite (AB)
Soit (AB): y=ax+b. On a $\overrightarrow{AB}
Donc, (AB): y=−13x+b et $A
Par suite, 2=−13(−1)+b
Ainsi, b=2−13=53
D'où, (AB): y=−13x+53
Auteur:
Abdoulaye Ba
Commentaires
Mory (non vérifié)
mer, 11/27/2019 - 19:26
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Contribution
Anonyme (non vérifié)
dim, 08/16/2020 - 18:33
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J'aurais voulu savoir comment
Niang (non vérifié)
dim, 08/16/2020 - 18:34
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J'aurais voulu savoir comment
yahya (non vérifié)
mer, 04/22/2020 - 23:24
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pc
Anonyme (non vérifié)
sam, 08/07/2021 - 18:23
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Vrmt ça m'a beaucoup aide
Ibrahima Diouf (non vérifié)
mar, 11/02/2021 - 23:24
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Bien
Anonyme (non vérifié)
mar, 05/07/2024 - 20:29
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c'est cool
Anonyme (non vérifié)
mer, 09/11/2024 - 13:54
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merci
Anonyme (non vérifié)
ven, 04/11/2025 - 00:09
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Excellent cours trés bien
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