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Aire maximale d'un triangle

Posté par
Lucas2875
30-11-16 à 14:07

Bonjour j'ai un problème voici l'énoncé:
On considère l'ensemble de triangles ABC isocèles en A tel que AB=AC=10. En existe-t-il un dont l'aire est maximale ? Si oui, le caractériser.

Alors je sais ce que je dois arrivé à faire c'est trouvé la fonction qui correspond au triangle puis faire la dérivé pour ensuite faire le tableau de signe et de variations pour trouver le maximum mais je n'arrive pas à trouver la fonction. Pouvez vous m'aider svp

Posté par
ciocciu
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 14:15

salut
fais toi un dessin en appelant x la distance BC
ensuite qua vaut l'aire d'un triangle ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 14:31

Bonjour,

on peut aussi paramètrer le triangle par l'angle en A ...
(appeler α cet angle et chercher l'aire en fonction de α)

en Terminale le maximum (= la dérivée) d'une fonction trigo est même plus facile à faire que celle d'un truc avec des racines carrées...

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 14:37

Alors l'aire du triangle c'est (base*hauteur)/2, mais je ne vois pas comment il faut faire avec la trigonométrie j'ai jamais trop compris ce chapitre

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 14:43

avec trigo
il faut justifier (en calculant par exemple une hauteur issue de B par la trigo) que l'aire d'un triangle est 1/2 AB.AC.sin(A)

sans
il te faudra calculer la hauteur AH par Pythagore (H milieu de BC car isocèle)

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 14:49

Je pense préfèré faire sans la trigo, et pour la hauteur je trouve racine de 1/2x^2-100

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 14:56

tel que tu l'as écrit c'est doublement faux

d'abord tu as écrit \dfrac{1}{2}x^2 et ce n'est pas la même chose que \left(\dfrac{1}{2}x\right)^2

et ensuite tu as une erreur de signe (Pythagore mal rédigé en lettres avant de remplacer)

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:00

Ah oui j'ai vu mes erreurs je trouve AH=racine de (400-x^2)/4    Avec le 4 compris dans la racine

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:04

OK
continue avec l'expression de l'aire

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:08

Je pense que c'est (x*racine de 400-x^2)/4

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:15

tout à fait
avec les bonnes parenthèses ce sera mieux écrit plutôt que de dire en mots ce qui est sous la racine et ce qui n'y est pas

(x*racine de (400-x^2))/4

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:16

D'accord merci, maintenant je dois dériver la fonction ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:27

bein oui...
(pas sympa n'est-ce pas ? c'est pour ça que je suggérais d'utiliser la trigo, les calculs y sont énormément plus simples)
mais tu as commencé comme ça, continues, ça te fera un excellent exercice de dérivation et de calcul avec des racines carrées..

même là on peut utiliser un bonne petite astuce pour simplifier les calculs :
l'aire A(x) qui est un truc positif, a les mêmes variations sur [0; 20] (pourquoi seulement là dessus ?) que le carré de l'aire

ce qui va éliminer une bonne fois pour toutes les racines carrées.

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:39

Oui en effet c'est pas facile, donc pour la dérivée au numérateur on utilise la formule u'v+uv' Avec u=x et v=racine(400-x^2) et v' qu'on calcul Avec la formule u'/2*racine(u) mais je suis pas sûr le dénominateur me bloque ...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:44

le dénominateur tu le transformes en facteur constant

N/4 = (1/4) * N

et donc la dérivée (1/4) * N'
qui sera d'ailleurs de même signe que N' tout court

la division par 4 n'influe en rien sur les variations de A(x) (assez évident !)

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 15:46

D'accord merci je vais tenter de faire le calcul

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:02

Pour l'instant j'obtiens racine(400-x^2) +  ((-2x^2)/(2racine(400-x^2))

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:15

c'est bon

tu réduis au même dénominateur pour en étudier le signe ...
(simplifie les fractions avant, 2/2 on ne le laisse pas comme ça jusqu'à la fin des temps)

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:22

Du coup je trouve [(racine (400-x^2))^2)-x^2]/ racine (400-x^2)

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:27

Enfin du coup j'ai pas simplifié ca me fais (400-x^2-x^2)/ racine (400-x^2)

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:30

oui et maintenant tu étudies le signe de ça (simplifies tout de même -x²-x² !)
le signe du dénominateur est connu, vu que par définition la racine carrée est ...

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:38

-x^2-x^2 ca fais -2x^2 et le signe est positive car la racine ne peut pas être négative

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:40

oui, donc il ne te reste plus qu'à étudier le signe de 400-2x^2 ... facile.

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:41

D'accord du coup je prend comme intervalle [0;20] mais comment je justifie le 20 ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:47

inégalités triangulaires
un côté est inférieur ou égal à la somme des deux autres

et d'ailleurs si tu comprends bien cette situation du triangle déformable (BC variable) c'est assez évident la valeur maximale de BC !

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:48

D'accord merci du coup c'est 20

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:58

Du coup mon discrimant est 3200,  mes solutions sont x1= -racine (3200)/ -4 et x2= racine(3200)/-4 du coup j'ai fais mon tableau entre 0 et 20 je trouve qu'elle est négative sur [0,x1] car on prend le signe de a qui est négatif puis positive sur [x1;20] mais du coup ma fonction admet pas un maximum mais un minimum...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 16:58

"c'est 20" ne veut rien dire
car cette phrase ne dit pas ce que "ce" représente.

surtout que ce qu'on cherche dans l'exo n'est pas la valeur maximale de x (de BC) mais celle de l'aire du triangle !!

et pour quelle valeur de x (de BC) cette aire maximale est-elle obtenue
avec une conclusion intéressante sur la nature exacte de ABC dans ce cas

piétiner ainsi sur des dizaines de messages en demandant à chaque demi-ligne de calcul si c'est bon rend une discussion globalement incompréhensible car on ne sait plus où on en est ni où on va.

du coup le temps passe ... et je dois quitter .
tu trouveras bien quelqu'un pour terminer cette vérification de tes calculs.
tu y es presque.

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 17:00

D'accord merci quand même de votre aide

Posté par
dpi
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 17:36

Bonsoir,
Du coup le quand même ne s'impose pas

Posté par
veleda
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 17:42

bonjour,
>>mathafou
je passe par hasard
aire de ABC maximum<=>aireABH=aireAHC  maximum
or ABH  est rectangle, inscrit dans un demi cercle de diamètre AB son aire est maximum
quand la hauteur HK relative à AB est maximum donc égale à AB/2=>ABH est rectangle isocèle=>ABC est rectangle isocèle
sauf étourderie de ma part

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 17:48

Du coup savez vous pourquoi je trouve un minimum et non un maximum dans mon tableau de variations ?

Posté par
dpi
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 18:15

Bonsoir, une autre idée:
Nommons le demi angle au sommet
la demi base du triangle isocèle est 10 sin
et la hauteur 10 cos l'aire est donc 100sincos
qu'on peut simplifier en  50sin2
Voilà une dérivée plus aisée non... surtout que 2est notre
angle au sommet.

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 18:23

Ba le truc c'est que j'ai déjà presque tout fait de l'autre façon

Posté par
Lucas2875
re : Aire maximale d'un triangle 30-11-16 à 19:08

J'ai reçu à finir mon exercice merci de l'aide

Posté par
mathafou Moderateur
re : Aire maximale d'un triangle 01-12-16 à 12:07

re,

la méthode trigo en quelques lignes

lemme (de nos jours le formulaire de classe est réduit au strict minimum, mais jadis c'était dans le cours)
l'aire d'un triangle quelconque de côtés AB et AC est 1/2 AB.AC.sin(A)

Aire maximale d\'un triangle
aire = 1/2 AC.BH
mais dans le triangle ABH, BH = AB.sin(A) d'où la formule

l'aire de notre triangle isocèle est donc 1/2 AB.AC.sin(α) en appelant α directement l'angle en A sans le couper en deux.

cette aire est maximale quand sin(α) est maximal

il est "bien connu" sans même dériver quoi que ce soit que sin(α) est maximal et vaut 1 quand α = 90°
d'où la conclusion :
le triangle ABC de côtés donnés AB et AC a une aire maximale quand l'angle en A est droit.

et on l'a même démontré si ABC n'est pas isocèle !!



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