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Niveau LicenceMaths 2e/3e a
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Géométrie plane

Posté par
Klivi
08-02-21 à 19:50

Bonjour, pourrai-je avoir des pistes pour résoudre l'exo suivant :

(L'enseignant nous a suggéré de raisonner avec les nombres complexes mais je sais pas comment m'y prendre

Soit A, B, C et M quatre points du plan affine euclidien. On note A', B' et C' les symétriques de M par rapport à (BC), (AC) et (AB) respectivement. Soit H l'orthocentre de ABC.

1. Montrer que H, A', B' et C' sont alignés si et seulement si M est sur le cercle circonscrit au triangle ABC.

2. Montrer que si M est sur le cercle circonscrit à ABC alors les projections orthogonales de M sur les trois côtés du triangle sont alignés.  

Mon avancement :

On a A'C=MC
B'A=MA
C'A=MA mais bon je sais pas comment utiliser

Merci d'avance

Posté par
lake
re : Géométrie plane 09-02-21 à 14:29

Bonjour,

Pour plus de commodité, je note les affixes en minuscules .

1) On se ramène sans perte de généralité à 3 points A,B,C sur le cercle unité en sorte que |a|=|b|=|c|=1

soit A'' le projeté orthogonal de M sur (BC)

  tu peux montrer que a''=\dfrac {1}{2}(m-bc\,\bar{m}+b+c)

  puis que a'=2a''-m=-bc\,\bar{m}+b+c

et des formules analogues pour b' et c'

Écrire ensuite que A',B',C' sont alignés revient à écrire que le rapport :

   \dfrac{a'-b'}{a'-c'} est réel (soit égal à son conjugué).
Après quelques calculs tu obtiendras m\bar{m}=1 soit |m|=1
Reste à vérifier que H d'affixe a+b+c appartient à cette droite.
N'oublie pas que  a,b,c étant de module 1, leurs conjugués sont leurs inverses.

Posté par
matheuxmatou
re : Géométrie plane 09-02-21 à 15:29

bonjour

sinon il y a une démonstration géométrique avec les angles de droites (modulo pi) traduisant la cocyclicité...

via les angles à côtés perpendiculaire et le fait qu'une réflexion change l'angle orienté en son opposé...

et qui peut utiliser aussi le fait que les symétriques de l'orthocentre par rapport aux côtés du triangle sont sur le cercle circonscrit.

Posté par
lake
re : Géométrie plane 09-02-21 à 17:05

Bonjour à tous,

Oui, matheuxmatou mais qui sait encore manipuler à bon escient les angles orientés de droites ? (sans compter que la démonstration à laquelle tu fais allusion n'est pas "évidente").

  >> Klivi,

Comme je "sens" ton énoncé à la lueur des conseils de ton professeur :

  - On peut traiter la question 1) avec les complexes.

  - Mais il faut absolument les abandonner en  2) et se tourner vers la "vraie" géométrie.

   On commence par faire un dessin ....

Posté par
matheuxmatou
re : Géométrie plane 10-02-21 à 09:00

lake hé oui

dire que je l'ai enseigné en TC et cet exercice était un classique...

cela dit ça tient en 4 ou 5 lignes quand on prend les bons angles...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Géométrie plane 10-02-21 à 10:48

Bonjour,
J'ai jeté un œil sans chercher à traiter la question 1).
En admettant le résultat de la question 1), la question 2) se traite en une ligne, ou je me trompe ?

Posté par
matheuxmatou
re : Géométrie plane 10-02-21 à 10:58

Sylvieg

oui... c'est quasiment du "en déduire"

Posté par
lake
re : Géométrie plane 10-02-21 à 11:01

Bonjour Sylvieg,

Oui, oui : une homothétie de rapport \dfrac{1}{2} et incidemment le cercle d'Euler apparait avec son centre milieu de [OH] et ses 9 points

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Géométrie plane 10-02-21 à 12:25

Merci pour vos réponses rassurantes

Citation :
sans compter que la démonstration à laquelle tu fais allusion n'est pas "évidente"
Celle avec les complexes ne semble pas l'être beaucoup plus

Posté par
matheuxmatou
re : Géométrie plane 10-02-21 à 15:59

puisque l'intéressé ne participe pas, je livre ma solution géométrique... les angles que je manipule sont des angles de droites...

A" , B" , C" les symétriques de H par rapport aux côtés (BC) , (AC) et (AB) du triangle

par réflexion d'axe (BC)  :
(A"B,A"C) = -(HB,HC) []

angles à côtés perpendiculaires :
(HB,HC) = (AC,AB) []

d'où (A"B,A"C) =  (AB,AC) []
ce qui prouve que A" est sur le cercle circonscrit à (ABC) ... et de même pour B" et C" ( résultat classique qu'on peut utiliser directement si il est connu)

revenons à M un point du plan et A',B',C' ses symétriques de H par rapport aux côtés (BC) , (AC) et (AB) du triangle

par réflexion d'axe (BC)  :
(HA',HC) = -(A"M,A"C) []

par réflexion d'axe (AC)  :
(HB',HC) = -(B"M,B"C) []

relation de Chasles :
(HA',HB') = (B"M,B"C) - (A"M,A"C) []

et donc

H,A',B' alignés   (B"M,B"C) =(A"M,A"C) [] B" , A" , M , C cocycliques M sur le cercle circonscrit à (ABC)

sauf erreur

Posté par
lake
re : Géométrie plane 10-02-21 à 17:21

Oui et c'est joli ! Je savais que cette démonstration existait mais je ne l'avais jamais lue.
Pour la petite histoire, le symétrique A'' de H par rapport à (BC) a pour affixe -\dfrac{bc}{a} qui, comme de juste, est de module 1.

Posté par
jeanseb
re : Géométrie plane 10-02-21 à 23:00

Un peu de poésie dans un monde de brutes...Merci!

Posté par
lake
re : Géométrie plane 11-02-21 à 00:38

Le bon (le poète), nous l'avons : matheuxmatou.
La brute : j'imagine que c'est moi.
Il nous manque encore un truand.

Posté par
jeanseb
re : Géométrie plane 11-02-21 à 00:40



A trois, on peut faire un truangle...

Posté par
matheuxmatou
re : Géométrie plane 11-02-21 à 09:26

c'est trop d'honneur lake... quoique le "bon" est très subjectif dans le film

Posté par
lake
re : Géométrie plane 18-02-21 à 22:25

Bonjour,

Bien que Klivi n'ait pas beaucoup réagi, j'ai quelques regrets sur la partie "brutale" ou calculatoire.

  

Citation :
puis que a'=2a''-m=-bc\,\bar{m}+b+c


En vérité, j'étais passé par des équations de droites en complexes ce qui n'était pas très malin.

  L'écriture complexe d'une symétrie axiale est de la forme : z'=u\bar{z}+v (avec |u|=1 et u\bar{v}+v=0).

  Pour une symétrie axiale d'axe (BC), on obtient quasiment immédiatement (en écrivant que b et c sont invariants) :

   \begin{cases}u=\dfrac{b-c}{\bar{b}-\bar{c}}\\\\v=\dfrac{\bar{b}c-b\bar{c}}{\bar{b}-\bar{c}}\end{cases}

Compte tenu que b et c sont de module 1, on a donc :

   \begin{cases}u=-bc\\v=b+c\end{cases}

  On peut vérifier (ce n'est pas indispensable) que :

  \begin{cases}|u|=1\\u\bar{v}+v=0\end{cases}

  du coup, a'=-bc\bar{m}+b+c

Avec un (tout) petit bémol pour la remarque de Sylvieg :

  
Citation :
Celle avec les complexes ne semble pas l'être beaucoup plus




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