Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

Géométrie sur la lune

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
30-05-14 à 13:58

Yop tout l'monde.
Y'a une question qui me dérange dans un exercice de géométrie dans l'espace. (Espace .. lune .. C'est drôle hein ? )
Alors le voici.


Dans l'espace muni d'un repère orthonormé, on considère les points : B(3,2,0) et C(-1,-2,2)

Soit (T) le cercle défini par le système :         y=0
                                               x²+z²+10z+9=0
                                              
Déterminer une équation de la sphère (S) contenant (T) et de centre w le milieu de [BC].


Avant de chercher la sphère, j'voudrais déjà comprendre le cercle.
Je sais qu'un cercle peut être défini par l'intersection d'une sphère et d'un plan. Or ici, nous avons un plan et ... Euh justement, et quoi ? Qu'est-ce que "x²+z²+10z+9=0" peut bien représenter ?


Merci d'avance.

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:05

Bonjour,

un cylindre de section perpendiculaire au plan contenant (1,0,0) et (0,0,1) .

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:09

En image:

Géométrie sur la lune

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:16

Ah d'accord. Comme on n'étudie pas ce genre de surfaces, impossible de deviner.

Et donc, comment déterminer la sphère ? Car moi j'me suis contenté d'utiliser le système pour trouver un point quelconque de (T) ce qui m'a permis de calculer son rayon. (Je n'ai donc pas démontré qu'un tel cercle existait)  

Posté par
carpediem
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:25

salut

ben tu connais son centre (le milieu du segment [BC]) et son rayon ...

ne peux-tu pas avoir son équation ?

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:39

on a
x^2+z^2+10z+9 = 0 \iff (x-0)^2+(z+5)^2=4^2
et ajoutant la condition y = 0 on trouve que le centre du cercle est c=(0,0,-5) et que le rayon vaut 4.
N'importe quelle sphère contenant \bar{B(c,4)} contiendra alors le cercle (car il est lui-même contenu dans \bar{B(c,4)}).
Il me semble que l'on peut prendre \bar{B(w,\|c-w\|+4)}.
En effet si x est sur le cercle alors \|w-x\| \leq \|w-c\|+\|c-x\| \leq \|w-c\|+4
Evidemment n'importe quel rayon plus grand convient aussi.

Notations: \bar{B(x,r)} est la boule fermée de rayon r centré en x

Par contre je ne peut pas te garantir que c'est toujours le plus petit rayon possible...

On peut aussi simplement prendre
r = \sup_{x \in (T)} \|x-w\|
mais c'est moins explicite ...

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:43

@ \sqrt: Apparemment j'ai du mal comprendre ta question...

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 14:55

@carpe, si j'ai trouvé son équation. Mais c'est ma méthode qui ne me plait pas (Je ne suis même pas certain qu'elle soit juste. J'ai pris le point A(0,0-1) de (T) et j'ai calculé R=Aw). C'est pas très brillant.

@Surb, et moi j'ai du mal à comprendre ta réponse.
Comme t'as pris c(0,0,-5) alors qu'il y'a déjà un point c, c'est un peu embrouillant.
Mais il me semble avoir vu la correction chez un camarade une fois et j'me souviens de ce point c(0,0,-5) justement.

La question, c'est de trouver une sphère de centre w(1,0,1) contenant le cercle (T).

D'ailleurs, j'aimerais savoir comment on détermine le cercle définit plus haut ? Je veux dire, comment tu as fait pour déduire le centre du cercle et son rayon à partir de l'équation du cylindre ? J'vois bien que ça ressemble à la méthode utilisée pour une sphère, mais il faut des connaissances sur les équations des cylindres, non ?

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:19

navré pour l'ambiguité dans les notations... Pour chaque c dans mon poste du 30-05-14 à 14:39 j'entends (0,0,-5)...

Comme je l'ai écris plus haut:
x^2+z^2+10z+9 = 0 \iff (x-0)^2+(z+5)^2=4^2
et donc l'ensemble des couples (x,z)\in \R^2 satisfaisants cette équation forment un cercle. Car un cercle de centre (a,b) et de rayon r_0 dans le plan se décrit par l'équation \{(u,v)\in \R^2:(u-a)^2+(v-b)^2 = r_0^2\}.
Sans ajouter de conditions su y on obtient alors clairement un cylindre (dans l'espace cette fois), en effet on fait se balader le centre d'un cercle sur une droite.
Ainsi \{(x,y,z) \in \R^2: y = 0 \text{ et } (x-0)^2+(z-(-5))^2=4^2\} est un cercle de centre \gamma = (0,0,-5) et de rayon 4.

La sphère que tu cherches je te l'ai donnée... En effet je te propose de prendre comme rayon de la grande sphère:
R = (la distance entre le centre \gamma du cercle (T) et w) + (le rayon du cercle (T)).
Ce rayon garantit que la sphère de rayon 4 et centrée en \gamma est entièrement contenue dans la sphère de rayon R et centrée en w, en particulier tous les cercles de rayon 4 centrés en \gamma son contenus dans la sphère de rayon 4 centrée en \gamma et donc (T) aussi.

Posté par
DOMOREA
Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:28

Bonjour,
la question est mal rédigée ou sans solution car, à moins de confondre sphère et boule, une sphère qui contient au sens "ensembliste" le cercle dont il est question doit avoir son centre sur la perpendiculaire passant par le centre du cercle au plan du cercle; or ce n'est pas le cas...

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:33

Je vais réfléchir à ta solution Surb.
@DOMOREA, si je devais reformuler la question, je pense qu'il s'agit de trouver une sphère centrée en w dont l'intersection avec un plan (P) est le cercle (T).

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:38

@Domorea:
Tu as complètement raison, en effet j'ai supposé que "sphère = boule fermée" si maintenant "sphère = bord d'une boule" (ce qui est plus logique) le problème est différent . Mais comme tu l'as dit, sans cette erreur il n'y a pas de solutions...

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:38

@Surb, quand je lis ton post j'ai l'impression qu'il y'a plusieurs solutions possibles à la question. Si j'essaie d'imaginer ta sphère, alors tu assures que le cercle est "à l'intérieur". Du coup j'ai DOMOREA semble avoir raison concernant la formulation de la question.

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:40

Donc, il n'y'a pas de solutions. Du coup, ma méthode est fausse étant donné que j'avais supposé l'existence d'une telle sphère sans le prouver.

Posté par
DOMOREA
Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:42

re
Même formulé comme cela c'est impossible!
De plus si on parle de boule au lieu de sphère alors, il y a une infinité de boules , il suffit d'avoir un rayon assez grand.
Or dans ton texte tu emploies l'article définie "la".
donc la question reformulée correctement si tu n'as pas fais d'erreur dans tes données serait:

Déterminer le plus petit rayon d'une boule de centre w qui contient le cercle.
c'est alors un exercice de géométrie plane, car w et le cercle sont dans le même plan (Oxz)

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:43

Citation :
Si j'essaie d'imaginer ta sphère, alors tu assures que le cercle est "à l'intérieur".

exactement, et c'est aussi la raison pour laquelle j'ai écrit:
Citation :
Evidemment n'importe quel rayon plus grand convient aussi.

et
Citation :
Par contre je ne peut pas te garantir que c'est toujours le plus petit rayon possible...

car c'est en cherchant le plus petit rayon que le problème auquel j'ai répondu devient particulièrement "intéressant".

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 15:55

@DOMOREA, Oui c'est impossible. (Je l'ai reformulé comme ça pour retirer toute ambiguïté)
@Surb, Et comment trouver le plus petit rayon ? Je vois bien pourquoi tu m'as proposé ce rayon, mais suivant la position du cercle dans la sphère centrée en (0,0,-5) il pourrait être plus petit.

Posté par
Surb
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 16:08

Avec le cercle (T) que tu as proposé, le rayon que je t'ai donné est le plus petit possible. Parce que

Citation :
w et le cercle sont dans le même plan (Oxz)

Cependant s'ils ne sont pas dans le même plan alors la manière que je t'ai proposé pour trouver un rayon ne donne pas le plus petit possible (pas toujours en tous cas).

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 16:12

Ah oui effectivement.
Merci vous 3 pour votre aide.

Posté par
DOMOREA
Géométrie sur la lune 30-05-14 à 16:24

Re le petit cercle de centre E(0,0,-5) de rayon r=4
w(1,0,1)
R=wA=wE+r=\sqrt{37}+4

Géométrie sur la lune

Posté par
Rat-Sin-Car-Et
re : Géométrie sur la lune 30-05-14 à 16:31

Oui DOMOREA, une fois la question bien reformulée c'est clair. ça devient de la géométrie plane comme tu l'as dit précédemment.



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 1768 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 !