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Calculs d'angles dans des polygones réguliers

Posté par
RemyCave
10-02-23 à 16:39

Bonjour,

Je sèche sur une figure de géométrie qui a l'air plutôt simple:
ABCDE est un pentagone régulier et ABFGHI est un hexagone régulier. Le pentagone est à l'intérieur de l'hexagone.

Je cherche à savoir s'il est possible d'exprimer la mesure exacte en radians de l'angle DHG comme une fraction de .

Je vous remercie par avance pour votre aide,
Rémy Cave.

Calculs d\'angles dans des polygones réguliers

Posté par
carpediem
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 17:56

salut

très certainement tracer la médiatrice due segments [AB] et [GH] qui passe très certainement par D

en notant P et Q les milieux des segments [HG] et [AB] alors on peut calculer les distances AH = BG, QD et PD

dans le triangle HPD rectangle en P on doit pouvoir calculer alors l'hypoténuse DH et donc le cosinus et le sinus de ton angle

...

PS : ce sujet n'a rien à faire dans le forum détente et il aurait été préférable de le poster dans le forum correspondant à ton niveau (afin de connaitre ce que tu sais)

Posté par
carpediem
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 18:08

il me semble qu'une fois connu l'angle \widehat {IAE} on doit pouvoir calculer ton angle aussi ...

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 18:17

Bonsoir,

On trouve 0.368743272  radians soit environ 21°13
Il suffit de tracer M au milieu de HG   et N au milieu de AB
on a DM/DH =tangente DHM  .Le calcul de DN  et de MN  est fonction de

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 18:18

DM/MH bien sûr.

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 18:20

>carpediem
Messages croisés ,je viens de voir

Posté par
carpediem
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 18:21

considérer les angles alternes-internes en traçant la parallèle à (GH) passant par D

Posté par
RemyCave
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 18:29

Je te remercie de ta réponse.

L'angle IAE fait évidemment 120-108=12°.

J'ai bien pensé à faire ce que tu suggères; on trouve assez facilement les longueurs PH (1/2) et PD (différence entre les apothèmes des deux polygones, soit sqrt(3)-sqrt(5+2sqrt(5))/2) ...) Et donc la valeur de la tangente de l'angle cherché s'en déduit. Le problème est que cette valeur n'est pas dans les tables trigonométriques (ou alors j'ai mal cherché). En prenant l'arc tangente ou trouve une valeur approximative de cet angle ... mais ce n'est pas ce qui m'intéresse.

Je veux savoir si on peut trouver un rationnel q tel que la mesure de l'angle DHG soit égale à q pi.

Et par rapport au PS: dans quelle rubrique irait un tel post?

Bonne soirée

Posté par
carpediem
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 19:10

bof pas grave ... mais c'est pour savoir un peu ton niveau ...

avec cette figure plus complète :

Calculs d\'angles dans des polygones réguliers

Posté par
Imod
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 19:13

Bonsoir

Cet exercice me semble à sa place

Donner une valeur approchée de l'angle avec Geogebra est facile mais ce n'est pas le problème . Je ne pense pas que la valeur de l'angle soit rationnelle ( en degrés ) .

Imod

Posté par
RemyCave
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 19:35

Bonsoir imod,
j'ai aussi des doutes sur le fait que l'angle cherché soit rationnel, ce qui m'étonne un peu quand même avec une figure aussi simple ...
Je vais regarder un peu plus la forme que pourraient avoir (ou ne pas avoir) les tangentes des nombres de la forme pi/n. C'est peut être une piste....

Je suis tombé sur ce problème en concevant un exercice pour des Première pour s'entrainer à calculer des angles orientés dans des figures un peu moins simples que les figures habituelles...

Posté par
carpediem
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 20:28

ouais il semble qu'on ne puisse pas le faire uniquement avec des angles et qu'il faille passer par des calculs de longueur et donc de la trigo ...

Posté par
RemyCave
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 10-02-23 à 20:38

je sais pas si on ne peut pas le faire... ce que je sais c'est que je n'ai pas réussi à le faire ...
Si on appelle a l'angle recherché on sait que:

tan(a)=2 sqrt(3)-sqrt(5+2sqrt(5))

La question est la suivante: a peut-il être de la forme (p/q)pi avec p et q entiers? et si oui combien valent p et q?

Pour l'instant ça me fait penser aux nombres constructibles à la règle et au compas mais pas plus d'idées que ça. A creuser donc.

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 09:26

Bonjour,
J'ai donné cette réponse avec la tangente donc trigo...
On aboutit à  angle DHG= 0.117375
il doit y avoir du 5 dans ce coef et je sens  que
quelqu'un va trouver

Posté par
Imod
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 10:08

Il y a une petite erreur dans la valeur de la tangente donnée par RemyCave :

\tan(\hat{a})=2\sqrt{3}-\sqrt{\frac{5-\sqrt{5}}2}-\sqrt{\frac{5+\sqrt{5}}2}

Imod

Posté par
mathafou Moderateur
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 10:48

Bonjour,

soit \mathbb{A} l'ensemble des nombres algébriques (solutions d'une équation polynomiale à coefficients dans \Z)
et \K l'ensemble des nombres "constructibles" (s'exprimant par des expressions en racines carrées ad libitum)

\Z \subset \Q \subset  \K  \subset \mathbb{A} \subset \R
ce n'est pas parce que \tan(a\,\pi)  \in \mathbb{A} , voire même à \K, que a \in \mathbb{A} (en particulier s'exprimerait en termes de radicaux, voir même soit dans \K)
il y a même de fortes chances qu'il soit transcendant (\R - \mathbb{A} )
ça n'empêche pas de chercher à savoir si oui ou non il l'est (algébrique, voire constructible) ... mais ça ne me semble pas simple du tout.

exemple tan(a\,\pi) = \dfrac{1}{2}, a est il algébrique ?
a\,\pi est "évidemment" (?) transcendant, mais quid de a lui-même ?

edit : caractères spéciaux réécrits en LaTeX)

Posté par
RemyCave
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 10:53

Bonjour imod,

la valeur de tan(a) que je propose et celle que tu proposes sont en fait égales, c'est juste que j'ai fait des simplifications. Ce n'est donc pas une erreur

Je cherche encore ...

Calculs d\'angles dans des polygones réguliers

Posté par
mathafou Moderateur
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 11:09

sans passer par une approximation de ces deux valeurs

\left(\sqrt{\dfrac{5+\sqrt{5}}{2}} + \sqrt{\dfrac{5-\sqrt{5}}{2}}\right)^2 = 5 + 2\sqrt{5} après développement et simplification.

(petit exo classique sur les calculs de radicaux)

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 11:13

>imod
Tu aurais pu mettre en facteur

Posté par
carpediem
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 11:45

RemyCave @ 10-02-2023 à 19:35

Je suis tombé sur ce problème en concevant un exercice pour des Première pour s'entrainer à calculer des angles orientés dans des figures un peu moins simples que les figures habituelles...
j'en ai faite aussi une ou deux figures un peu différentes pour "sortir des sentiers battus" !!

enfin mis à part cet angle là qui semble difficile ( à déterminer sans utilisation de trigo) il y en a d'autres tout de même intéressants si tu veux faire du calcul sur les angles orientés (et sans rien d'autre que de la relation de Chasles et du calcul "vectoriel")

en particulier en positionnant les deux polygones de part et d'autre de la droite (AB)

je ne sais pas ce que tu en penses mais de toute façon je ne vais plus chercher très loin avec le niveau des élèves de maintenant

et même avec des figures "classiques" on peut demander des angles "simples" qui leur posent tout de même bien des difficultés ...

Posté par
Imod
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 11:48

Mea culpa : j'avais trois morceaux dans le calcul de la tangente , je n'ai pas cherché plus loin

Imod

Posté par
Imod
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 12:07

Sinon , il me semble qu'avec des diagonales d'un unique polygone régulier il y a déjà des recherches d'angles intéressantes .

Imod

Posté par
alb12
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 12:36

salut,
avec un Computer Algebra System (CAS) et donc en particulier avec Xcas:
si simplify(A-B) renvoie l'entier 0 (pas le flottant 0.0) alors les expressions A et B sont egales.
La reciproque n'est pas toujours vraie.
Pour l'arc tangente on peut essayer avec Wolfram.
Si la reponse ne donne rien en terme de simplification, il y a 99% de chance que l'entreprise soit vouee à l'echec.
On peut donc continuer à chercher

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 11-02-23 à 23:15

Bonsoir


juste pour participer


Je choisis \Large\boxed{AB=1} et j'inscris l'hexagone dans le cercle unité comme sur la figure (une similitude conserve les angles)


\Large\boxed{b=\frac{2\pi}{5}} , \Large\boxed{\tan a=2DM~,~\tan b=2DN~,~\tan a+\tan b=2MN=2\sqrt3}


ce qui peut aussi s'écrire \Large\blue{\boxed{\tan\frac{\pi}{3}=\frac{\tan a~+~\tan\frac{2\pi}{5}}{2}}} mais je ne sais pas si ça peut servir à la question de RemyCave

Calculs d\'angles dans des polygones réguliers

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 12-02-23 à 08:55

Bonjour,
Ben voilà
soit a l'angle l'angle recherché DHG
Nous avons tan a=23-tan 2/5

Posté par
Imod
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 12-02-23 à 19:18

Inutile de s'emballer Dpi , c'est exactement

RemyCave @ 10-02-2023 à 20:38

On sait que : tan(a)=2 sqrt(3)-sqrt(5+2sqrt(5))
Imod

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 13-02-23 à 09:13

Je voulais donner une réponse faisant intervenir ,
j'aurais même pu dire : tan a =2tan /3-tan 2/5.
Sinon dans l'ordre chronologique je donnais:

Citation :
0.368743272  radians soit environ 21°13
le 10 à 18h17

Posté par
Imod
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 13-02-23 à 11:01

Oui bof , du tan de frac de dpi ce n'est pas du frac de pi pour parler en bon François

Imod

Posté par
dpi
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 13-02-23 à 12:25

Posté par
alb12
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 13-02-23 à 16:24

Posté par
elhor_abdelali Correcteur
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 13-02-23 à 18:50

Citation :
Je cherche à savoir s'il est possible d'exprimer la mesure exacte en radians de l'angle DHG comme une fraction de \pi.


Je dirai que numériquement (voir post de alb12 ci-dessus) on a plutôt tendance à conjecturer que \Large\blue{\boxed{\frac{a}{\pi}\notin\mathbb Q}} sauf erreur de ma part bien entendu

Posté par
mathafou Moderateur
re : Calculs d'angles dans des polygones réguliers 13-02-23 à 20:41

j'avais même le 11-02-23 à 10:48 tendance à conjecturer que c'est un nombre transcendant



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