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Niveau cinquième
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Centre du cercle circonscrit et triangle

Posté par
Matheuux
04-01-14 à 18:46

Bonjour à tous,

J'aimerais trouver des démonstrations des résultats suivants:
le centre du cercle circonscrit se situe à l'intérieur du triangle lorsque tous ses angles sont aigus
le centre du cercle circonscrit se situe à l'extérieur du triangle lorsqu'il a un angle obtus.

Malheureusement, Je ne trouve rien sur internet, si quelqu'un a une idée ?

Merci beaucoup en tout cas,
Matheuux

PS : J'ai placé ce sujet en 5è, car c'est à ce moment là que c'est étudié.
Mais la démonstration peut être niveau lycée.

Posté par
louloute974
re : Centre du cercle circonscrit et triangle 05-01-14 à 08:07

il faut que tu fasse un déssin pour chaque résultat ou pas?

Posté par
jojo
re : Centre du cercle circonscrit et triangle 05-01-14 à 09:22

Bonjour,

On sait que si le triangle est rectangle alors le centre du cercle circonscrit est le milieu de son hypoténuse et il y a "des" démonstrations.

On constate (je n'ai jamais vu de démo) que si le triangle est acutangle alors .... et s'il est obtusangle alors...
Avec un bon logiciel c'est génial à faire constater.

Posté par
pierrecarre
Centre du cercle circonscrit à un triangle 05-01-14 à 11:52

Bonjour Matheuux,

Soit un triangle ABC acutangle.
La hauteur issue du sommet B coupe le côté [AC] en un point D.
Le triangle DBC est rectangle en D ; le centre du cercle circonscrit à ce triangle est le milieu M de [BC].
Ce point M appartient bien évidemment à la médiatrice n' du côté [DC].
Le centre O du cercle circonscrit au triangle ABC appartient lui à la médiatrice n de [AC].
Comme n se trouve " au dessus " de n', le point O est situé plus haut que M sur la médiatrice m de [BC],
donc situé du même côté que A par rapport à la droite BC.
On démontre de même que O est situé du même côté que B par rapport à la droite AC et du même côté que C par rapport à la droite AB.
Par conséquent, O est à l'intérieur du triangle ABC.

Bien cordialement,

\pi r^2

Centre du cercle circonscrit à un triangle

Posté par
Matheuux
re : Centre du cercle circonscrit et triangle 05-01-14 à 21:08

Merci à tous pour vos réponses.

J'ai mené la démonstration que vous me proposez Pierre carré (joli surnom au passage ), et J'aurais besoin de vos lumières sur différents points :
1) En pré-requis, vous supposer démontrer le cas particulier de ce théorème dans le cas du triangle rectangle (centre du cercle circonscrit se trouve au milieu de l'hypoténuse) pour dire que "le centre du cercle circonscrit  à ce triangle est le milieu M de [BC]" ?
2) "M appartient évidemment à la médiatrice n' du côté [DC]" : ceci provient du fait que n' et DC et DB et DC sont perpendiculaires donc n' et DB sont parallèles et en utilisant le théorème de la droite des milieux, on démontre que n' coupe [BC] en son milieu M et donc M appartient à la médiatrice de [BC ] (à savoir n'), ou il y a plus simple comme manière de voir les choses ?
3) "n se trouve au-dessus de n' " : n'y'a-t-il pas une autre manière de formuler cette phrase ? Ce que Je voudrais savoir c'est si, mathématiquement parlant, c'est rigoureux (bien qu'on comprenne l'idée) ?
4) Que signifie la phrase : "O est situé du même côté que A par rapport à la droite BC" ? Vous parlez en fait de demi-plan et de régionnement du plan, c'est ca ?
5) Enfin, si on démontre que O est du même côté que A par rapport à la droite BC  et du même côté que B par rapport à la droite AC , le dernier cas (O du même côté que C par rapport à la droite AB) est-il nécessaire ? Les deux premiers suffisent ou le troisième est quand même indispensable (et dans ce cas, pourquoi ?)

6)Et pour le cas où le centre n'appartient pas au triangle, il suffit de montrer par exmple que O est au-dessus de AC ?
Pourriez-vous me guider, SVP

Merci pour l'aide que vous m'apportez en tout cas, c'est gentil.

Bien cordialement,
Matheuux.

Posté par
pierrecarre
re : Centre du cercle circonscrit et triangle 06-01-14 à 08:18

Bonjour Matheuux,

Je viens de découvrir vos questions.

1) En pré-requis, vous supposer démontrer le cas particulier de ce théorème dans le cas du triangle rectangle (centre du cercle circonscrit se trouve au milieu de l'hypoténuse) pour dire que "le centre du cercle circonscrit  à ce triangle est le milieu M de [BC]" ?

Oui, c'est la base de la démonstration.
De plus, c'est facile à établir en géométrie élémentaire.
Par exemple, soit D le symétrique de A par rapport à M.
Le quadrilatère ABDC est un rectangle ; ces diagonales ont donc même longueur et se coupent en leur milieu.
Aussi, |AM|=\frac12\,|AD|=\frac12\,|BC|=|BM|=|CM|.
Le point M étant équidistant de A, B et C, il est le centre du cercle circonscrit au triangle ABC.


2) "M appartient évidemment à la médiatrice n' du côté [DC]" : ceci provient du fait que n' et DC et DB et DC sont perpendiculaires donc n' et DB sont parallèles et en utilisant le théorème de la droite des milieux, on démontre que n' coupe [BC] en son milieu M et donc M appartient à la médiatrice de [BC ] (à savoir n'), ou il y a plus simple comme manière de voir les choses ?

Le centre du cercle circonscrit à un triangle est le point commun aux trois médiatrices de ce triangle.

3) "n se trouve au-dessus de n' " : n'y'a-t-il pas une autre manière de formuler cette phrase ? Ce que Je voudrais savoir c'est si, mathématiquement parlant, c'est rigoureux (bien qu'on comprenne l'idée) ?

Sans doute, y a-t-il d'autres manières plus rigoureuses d'exprimer cela.
Je n'ai pas cherché ! J'ai simplement placer le triangle ABC avec le côté [BC] horizontal pour pouvoir utiliser l'expression " au dessus de ".
Mais, à ce stade, c'est à des élèves très jeunes que le message s'adresse et mon principe est alors que " trop de rigueur tue la rigueur ".
On pourrait dire que la droite n se trouve entièrement dans le même demi-plan de bord n que A ; elle ne peut donc rencontrer m que dans ce demi-plan...


4) Que signifie la phrase : "O est situé du même côté que A par rapport à la droite BC" ? Vous parlez en fait de demi-plan et de régionnement du plan, c'est ca ?

Oui, la droite BC partage le plan en deux demi-plans (c'est une notion simple, assez facile à comprendre par les élèves).

5) Enfin, si on démontre que O est du même côté que A par rapport à la droite BC  et du même côté que B par rapport à la droite AC , le dernier cas (O du même côté que C par rapport à la droite AB) est-il nécessaire ? Les deux premiers suffisent ou le troisième est quand même indispensable (et dans ce cas, pourquoi ?)

Non, ça ne suffit pas.
Le fait que O se trouve dans le même demi-plan de bord BC que A et dans la même demi-plan de bord AC que B
est dû au fait que les angles de sommets A et B du triangle ABC sont aigus.
Si l'angle de sommet C était obtus, alors O se trouverait à l'extérieur du triangle ABC.
Comme nous supposons le triangle ABC acutangle, il faut aussi tenir compte que cet angle de sommet C est aigu,
donc que O se trouve dans le même demi-plan de bord AB que C.


6)Et pour le cas où le centre n'appartient pas au triangle, il suffit de montrer par exmple que O est au-dessus de AC ?

Oui, c'est aussi pour cette raison que j'ai choisi ce type de démonstration (très visuelle par exemple en GeoGebra : en laissant B et C fixe et en obligeant A à se déplacer sur une demi-droite fixe d'origine C, on verrait la droite n se déplacer parallèlement à la droite n' (fixe)...)

Bien cordialement,

\pi r^2

Posté par
Matheuux
re : Centre du cercle circonscrit et triangle 06-01-14 à 19:02

Merci pour votre aide, Pierre carré.

Voilà ce que J'avais formulé avant votre réponse pour la 3).
Est-il juste de dire que:
N appartenant au segment [AC], distinct de A et de C (puisque c'est le milieu de ce segment),
M étant le milieu de [BC] (d'après ce qui a été dit avant, c'est le centre du cercle circonscrit au triangle DBC, rectangle en D, c'est donc le milieu de l'hypoténuse de ce triangle),
donc O est situé sur la médiatrice du segment [BC] (puisqu'on considère que c'est le centre cu cercle circonscrit au triangle ABC) et dans le demi-plan de frontière [BC] contenant le point N
?
On procède de la même manière pour les deux autres côtés et on montre qu'il est donc compris dans trois demi-plans
* de frontière [BC] contenant N;
* de frontière [AC] contenant M ;
* de frontière [AB] contenant M.
Ces trois demi-plans constituent l'intérieur du triangle ABC,
Donc O appartient au triangle ABC
(sauf erreur de ma part..)

Qu'en pensez- vous ?
Merci encore,
Cordialement,
Matheuux.

Posté par
Matheuux
re : Centre du cercle circonscrit et triangle 25-01-14 à 12:46

Serait-il possible que quelqu'un me réponde SVP ?
Merci bien
Matheuux.



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