Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

distance d'un point aux faces d'un tétraèdre

Posté par
quasar
09-03-12 à 20:24

Bonjour,
J'ai un exercice à faire dont l'énoncé est :

Citation :
Soit ABCD un tétraèdre régulier et M un point intérieur à ce tétraèdre.
Démontrer que la somme des distances de M à chacune des faces du tétraèdre est égale à la hauteur de ce tétraèdre.


J'avais pensé à faire la somme des distances en commençant d'abord par les calculer avec la formule AH=(axA+byA+czA+d)/((a²+b²+c²)) Mais j'ai vite renoncé car je crois que je pars mal...

Finalement, je ne sais pas par où commencer, c'est pourquoi je sollicite votre aide.
Merci d'avance.

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 09:42

Une idée : raisonner non pas en termes de longueurs ou d'angles, mais en termes de volumes.

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 20:51

Merci de ta réponse, je crois que j'ai réussi, mais je n'en suis pas sûr, j'ai imaginé, pour faciliter les calculs que le point M était au centre du tétraèdre ABCD de façon à ce que les tétraèdres qu'il formait soient égaux.
Le volume d'un de ces tétraèdre est V=\frac{1}{3}*B*h avec B l'aire de la base et h, la hauteur passant par M.
Le volume de ABCD, étant un tétraèdre régulier est VABCD=\frac{1}{12}*2a³
J'ai fais 4*(\frac{1}{3}*B*h)=\frac{1}{12}*2a³
J'ai fais le calcul en simplifiant h, B pour arriver à 4x=(2/3) *a Avec x la hauteur d'un tétraèdre formé avec le point M et (2/3) *a la hauteur du tétraèdre ABCD.

J'espère vraiment que je ne suis pas trompé, et que c'est bien ça qu'il faut faire.

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 21:53

J'ai oublié de répondre à la question dans le coup...
Je suis de ce fait encore moins sûr de la justesse de ma réponse.
Si je dis que comme j'ai placé M au centre de ABCD, la hauteur de chaque tétraèdre formé par M est la distance la plus courte entre chaque face et M, puisque la hauteur est orthogonale à la face, donc la somme des distances de M à chacune des faces du tétraèdre et bien égale à la hauteur de ce tétraèdre, ça passe ?

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 22:28

"Le volume d'un de ces tétraèdres est V = 1/3 *B*h ". As-tu comparé ce volume à celui du tétraèdre donné, et à ce dernier le volume des quatre tétraèdres de sommet M ?

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 22:47

Je crois que je ne comprends pas ta question.
Le volume des quatres tétraèdres de sommet M est V=4*(1/3*B*h) puisque V=1/3*B*h est le volume de chacun des tétraèdre de sommet M.
Le volume du tétraèdre donné est VABCD=1/12*sqrt(2)*a³  (sqrt() = racine), il me semble que j'ai comparé les 4 volumes ajoutés des tétraèdres de sommet M à celui du tétraèdre donné lorsque j'écris 4*(\frac{1}{3}*B*h) = \frac{1}{12}*2a³
Je ne réponds peut-être pas à ta question...

P.S. Je te tutoies, mais peut-être que tu ne veux pas, si c'est le cas, alors j'en suis désolé ^^

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 22:58

Mais si tu écris le volume du tétraèdre donné en fonction de B et non de  a  . . . .

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 10-03-12 à 23:11

Désolé, je ne vois pas trop comment faire.

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 09:37

???
Comment s'écrit le volume d'un tétraèdre en fonction de l'aire de sa base B et de sa hauteur H ?

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 12:24

Ha, ok... V=1/3*B*h

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 14:25

Et en remplaçant B par (b*h)/2 et ce par h par a*sqrt(3)/2 et x est la hauteur du tétraèdre.
On a
1/3\frac{(b*\frac{a*sqrt(3)}{2})}{2}x
1/3\frac{(\frac{b*a*sqrt(3)}{2})}{2}x

b=a on a donc 1/6(\frac{a^2*sqrt(3)}{2})x

Si c'est pour le tétraèdre donné, on peut remplacer x par sqrt(2/3)*a
1/6(\frac{a^2*sqrt(3)}{2})sqrt(2/3)*a
1/6(\frac{a^2*sqrt(3)*sqrt(2/3)*a}{2})
1/6(\frac{a^3*sqrt(2)}{2})
1/6(a³sqrt(2))1/2
1/12sqrt(2)
Et je viens de retomber sur la formule du volume d'un tétraèdre régulier... Je sais pas si c'est ça que tu voulais que je fasse...

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 15:47

Le volume du tétraèdre donné est égal à 1/3 *B*H.
Le volume des quatres petits tétraèdres est égal à 4*(1/3 *B*h) = 1/3 *B*(4h).
Si tu compares ces deux expressions, que peux-tu en déduire ?

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 16:26

Hmmm que 4h = H ? Et donc que la somme des hauteurs des petits tétraèdre est égale à celle du tétraèdre donné.

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 16:59

N'est-ce pas ce qu'il fallait démontrer ?
Maintenant, considère le cas d'un point M quelconque à l'intérieur du tétraèdre.

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 17:13

J'en déduis donc aussi que je me suis compliqué la vie...
Alors, pour un point M quelconque, ça fait la somme des volumes des petits tétraèdre est égal à 1/3*B*h1+1/3*B*h2+1/3*B*h3+1/3*B*h4=1/3*B*(h1+h2+h3+h4)

Donc (h1+h2+h3+h4)=H

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 17:16

Et voilà !

Posté par
quasar
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 17:22

Merci, merci beaucoup de ton aide et de ta patience !

Posté par
Priam
re : distance d'un point aux faces d'un tétraèdre 11-03-12 à 19:14



Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 1725 fiches de maths

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !