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Construction géométrique Analyse-Synthèse

Posté par
Miiss
17-06-19 à 10:26

Bonjour,

Voici le problème de construction :

Soit ABC un triangle quelconque non aplati. Le triangle A'B'C' a été obtenu en construisant les symétriques des points A, B et C, respectivement par rapport aux points B, C et A.
Sauriez-vous effectuer la construction inverse ? C'est-à-dire, partant d'un triangle A'B'C', construire le triangle ABC respectant les propriétés de symétrie précédemment énoncées ?

Je suppose qu'il faut raisonner par analyse-synthèse et utiliser le théorème des milieux ou le théorème de Thalès, mais je n'y parviens pas. J'ai essayé d'appliquer les théorèmes dans des nouveaux triangles que je formais en prolongeant des droites, mais ça n'aboutit à rien (ou du moins, je ne vois pas que ça aboutit...).

Merci d'avance !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 10:53

Bonjour,

une façon de faire est de s'intéresser par exemple au point M, intersection de (AC) et ( A'B' )
en particulier au rapport dans lequel ce point M divise [A'B']

en fait il s'agit d'une application du théorème de Ménélaüs dans ABC et la sécante ( A'MB' ) puis dans AMA' et la sécante ( BCB' ) par exemple
ou de redémontrer ce théorème. (application de Thalès en rajoutant des parallèles qui vont bien au bon endroit, la démonstration de Ménélaüs étant un classique on peut rechercher comment elle est faite)

une fois qu'on a le point M la construction de ABC en découle facilement.

autre façon de faire : composition des homothéties
autre façon de faire : barycentres (qui est d'ailleurs une des démonstrations les plus directes de Ménélaüs !)

Posté par
jsvdb
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:07

Bonjour !
Le théorème de Mélénaüs fait partie de ces joyaux de la géométrie :

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:16

Le souci est que ce théorème n'est pas abordé dans le secondaire...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:19

une autre façon de faire sans Ménélaüs avec uniquement des notions de collège (droite des milieux, parallélogrammes)
P est défini comme le symétrique de C par rapport à M
et N par (BN) parallèle à (CM)

Construction géométrique Analyse-Synthèse

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:22

les théorèmes vus ou pas vus dans le secondaire sont ils d'actualité dans le supérieur ???
faut pas se tromper de niveau pour le forum dans lequel on poste ! au risque d'avoir des réponses inadaptées au niveau réel de la demande !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:26

et puis il n'y a même pas besoin de P en fait
(c'est pour une autre question)

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:31

En effet, excusez-moi

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:34

Si j'ai bien compris, il faut commencer par fixer le point M. Il se situe aux 2/3 du point A'. La justification vient du fait qu'il se situe sur la droite (C'A) ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:35

en tout cas ma figure avec M et N se suffit à elle même, y a plus qu'à rédiger...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:42

as tu lu MES définitions des points ????

c'est tout le contraire de ce que tu dis !!

on fixe M comme intersection de (on est dans la partie analyse) pas par un rapport encore inconnu !
et ensuite, via le point N défini par une parallèle et rien d'autre, il faut en déduire les valeurs des rapports.

pas le contraire !

le contraire c'est la partie synthèse. et c'est "quasiment tout fait" vu que les théorèmes employés ont des réciproques.

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 11:44

Ensuite on trace la parallèle à (C'M) passant par le milieux de [A'M]. On note N ce point d'intersection. On note également P le point d'intersection entre la parallèle à (C'M) et la droite (A'C').
On trace la parallèle à (A'B') passant par le point P. On obtient alors le point A qui se trouve à l'intersection de cette dernière droite et (C'M). En traçant [AA'], on a le point B. Puis en traçant [BB'], on a le point C.

Est-ce correct ?

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 12:00

Reprenons. On fixe M comme intersection de (AC) et (A'B'). N est défini par (BN) parallèle à (CM).

On peut appliquer le théorème de Thalès dans le triangle A'MA. On a alors : \frac{A'B}{A'A}=\frac{A'N}{A'M}=\frac{BN}{AM}.

Là où j'ai des difficultés, c'est de savoir ce qu'on a le droit d'utiliser pour l'analyse. Ici, avec les rapports que j'ai donné, on ne sait pas encore que N est mileu de [A'M] ?

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 12:03

Par contre on sait que B est le milieu de [AA'], donc \frac{A'B}{A'A}=\frac{1}{2}

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 12:15

ensuite de quoi ???
je ne comprends rien du tout à à la logique de ce que tu fais.

analyse : on suppose la figure réalisée, c'est ici facile en partant d'un triangle ABC quelconque et en construisant A'B'C' comme définis par l'énoncé.
et en construisant M comme j'ai dit (intersectipn)
puis N comme j'ai dit (parallèle)

cette partie analyse consiste à démontrer à partir de cette figure là que M et N sont au 1/3 de A'B'
où est cette démonstration ? c'est le coeur même de l'exercice !!!

la conclusion de cette analyse est que inversement si on connait A'B'C', on peut construire M directement au 1/3 de A'B' et alors on sait que A et C sont sur la droite C'M
ce qui est le point de départ de la construction

redite : MON point P ne sert à rien du tout, si on veut le faire intervenir quand même il faut dans la partie analyse démontrer des propriétés de ce point en l'ayant dans cette partie analyse construit comme j'ai dit.
et où est cette démonstration ?

TON point P est faux (ne permet pas de construire ABC du tout)
Construction géométrique Analyse-Synthèse
de toute façon où sont les démonstrations des éventuelles propriétés de ton point P ?? nulle part ! (vu que celle que tu utilises, que PA' serait parallèle à A'B', est fausse ...)

les maths c'est pas de la devinette en traçant des trucs au hasard en prenant ses désirs pour des réalités ni des vessies pour des lanternes
c'est avant tout basé sur des démonstrations.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 12:21

bon entre temps tu as commencé la démonstration attendue... (messages croisés)

\dfrac{A'B}{A'A}=\dfrac{A'N}{A'M} oui

et \dfrac{A'B}{A'A}=\dfrac{1}{2} oui

donc \dfrac{A'N}{A'M} = \dfrac{1}{2} et donc N est le milieu de AM

faire pareil dans BB'N

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 14:14

D'accord, donc si je continue :

En faisant la même chose dans le triangle BB'N, on a :

\frac{B'C}{B'B}=\frac{B'M}{B'N}

Or \frac{B'C}{B'B}=\frac{1}{2}

Donc \frac{B'M}{B'N}=\frac{1}{2}, d'où M est le milieu de [B'N].

On a alors : A'N=NM et NM=MB', donc A'N=NM=MB'. Donc maintenant on peut affirmer que N est situé à 1/3 de A' et M à 1/3 de B'.

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 15:01

Je suppose qu'il faut faire la même chose sur les deux autres côtés du triangle A'B'C' ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 15:54

si on veut ...
ce qui est important ici est que l'on vient de prouver que (= synthèse) :
inversement A et C sont sur la droite (C'M), M étant construit désormais directement par B'M = 1/3 B'A'
ce n'est que de la reformulation de ce qu'on vient de prouver !!

on peut ensuite donc dire "de même" A et B sont sur la droite A'R , avec R construit comme C'R = 1/3 C'B'
et cela donne A etc.

une autre façon de faire est de poursuivre avec Thalès sans créer de nouveaux points et d'obtenir le rapport MC/MA d'où on tire immédiatement MC/MC'
ce qui permet de construire directement C etc

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 16:09

Très bien, je vais donc essayer de rédiger tout ça au propre.

Merci à vous !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 17-06-19 à 16:59

grrr
je retape (touche parasite ayant détruit le baratin que j'avais commencé par changement total de site, je dois TOUT retaper)

Oui, tu n'as plus qu'à rédiger.

ceci dit je voulais d'ores et déja (car je dois bientôt quitter) rappeler que

Citation :
autre façon de faire : composition des homothéties et barycentres

ce qui est à mon avis plus intéressant à ce niveau (Licence) que d'utiliser des propriétés de collège !
même Thalès est trop riche : la "droite des milieux" suffit, (mais ce n'est que le cas particulier de Thalès avec le rapport 1/2, d'accord, tout dépend de ce qu'on a vu jadis en collège, vu qu'on y supprime de plus en plus de théorèmes)

avec les compositions d'homothéties donc :
(cela évite d'avoir à imaginer quels triangles il faut créer pour appliquer Thalès !)
et ce devrait être généralisable facilement à un polygone avec un nombre de côtés plus grand que 3 !

je considère une transformation du plan qui à tout point M fait correspondre le point M' défini ainsi :

N = image de M dans l'homothétie de centre A' et de rapport 1/2
P = image de N dans l'homothétie de centre B' et de rapport 1/2
M' = image de P dans l'homothétie de centre C' et de rapport 1/2

Construction géométrique Analyse-Synthèse

cette composition de trois homothéties est une homothétie (le prouver) dont le centre J peut être déterminé.

alors le point A cherché est le point tel que M =M' (= A !) à savoir précisément ce centre d'homothétie J !
B et C s'en déduisent alors instantanément.

cette histoire de composition d'homothéties est donc généralisable au problème :
soit un pentagone (irrégulier) quelconque ABCDE et les points A'B'C'D'E' avec
A' symétrique de A par rapport à B etc circulairement

on donne A'B'C'D' E', reconstruire ABCDE

l'utilisation répétée de Thalès avec le pentagone est quasiment inutilisable (ça marche bien sûr mais ... hum)
alors que A comme barycentre direct de A'B'C'D'E' est bien plus simple !
(il n'y a "qu'a" déterminer les poids ... )

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 19-06-19 à 09:20

Bonjour,
plus aucune réponses ... ??
je précise donc que ma figure du 17-06-19 à 16:59 est une construction effective (qui peut se généraliser sans aucun calcul à un polygone quelconque)
et d'ailleurs ne nécessite aucun calcul, que du pur raisonnement (celui que j'ai donné)
le seul calcul étant que une puissance de 2 est différente de 1 !!
(pour justifier que le produit d'homothéties est une homothétie)

changeons un peu les notations pour généraliser directement à un nombre de sommets quelconque.
soit un polygone A1A2A3...An
et A'1 symétrique de A1 par rapport à A2 etc cycliquement
étant donné A'1A'2A'3...A'n reconstruire A1A2A3...An

Construction géométrique Analyse-Synthèse

On choisit un point arbitraire M0
On construit les milieux successifs M1 milieu de A'1M0
M2 milieu de A'2M1 etc
on construit les centres d'homothétie successifs Jk comme intersection de Jk-1A'k et M0Mk
en effet le produit \mathcal{H}_{k} de l'homothétie \mathcal{H}_{k-1} de centre Jk-1 et de l'homothétie de centre A'k de rapport 1/2
a pour centre Jk un point de Jk-1A'k
et M0, Mk et Jk sont alignés
J1 = A'1 centre de la première homothétie

le dernier centre d'homothétie ainsi construit est le point A1 cherché
les autres sommets se construisent alors comme milieux :
A2 milieu de A1A'1
A3 milieu de A2A'2 .... etc jusqu'au dernier

la figure illustre le cas n = 4
un "tour" de plus donne la construction pour le pentagone suggéré dans le message précédent.
un tour de moins (n = 3) donne une construction pour le triangle, différente de celle obtenue par les calculs avec Thalès. mais qui bien entendu donne le même résultat (c'est la figure du message d'avant : A =J, B milieu de AA' etc)

Posté par
Miiss
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 21-06-19 à 10:27

Bonjour,

Excusez-moi de cette réponse tardive,  mais je n'ai pas reçu la notification par mail de vos dernières réponses... J'ai donc lu attentivement vos deux derniers messages. La résolution par les homothéties est pas mal, il faut que je pose bien les choses pour comprendre l'ensemble de la démarche.

Merci beaucoup !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Construction géométrique Analyse-Synthèse 21-06-19 à 13:38

une autre façon encore est par les vecteurs
\vec{A'A} = 2\vec{A'B}
puis Chasles pour faire intervenir \vec{B'B} = 2\vec{B'C} etc
on obtient alors au final un truc du genre \vec{A'A} = une somme pondérée des vecteurs avec rien que les points "prime" permettant de construire A
une fois qu'on a un des sommets de ABC, les autres s'en déduisent immédiatement.

on peut enfin faire pareil avec une rédaction par les barycentres pour obtenir A = Bar (A', ...)



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