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Joute n°24 : Chevreuils en 3D

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
19-04-11 à 13:40

Bonjour à tous,

Le professeur Eusèbe (descendant du mage Eusébius) a inventé un tout nouveau dispositif de photographie en 3D qui nécessite 3 prises de vue simultanées sous 3 directions différentes.
Comme l'invention est ultra secrète, il ne veut pas se faire assister par quiconque. Il a donc bricolé un système pour faire pivoter automatiquement les 3 caméras en même temps (c'est-à-dire d'un même angle).

Il décide de tester l'invention dans son parc où vivent des chevreuils. Pour cela, il place les caméras suivant un triangle ABC, avec AB = 100 m, BC = 160 m, AC = 150 m (le dessin n'est pas forcément à l'échelle).
Au départ, la caméra A vise le sommet B,  la caméra B vise le sommet C et la caméra C vise le sommet A.

En modélisant le chevreuil par un point, on cherche donc s'il existe au moins un point M tel que les angles \widehat{ACM}=\widehat{CBM}=\widehat{BAM}, c'est à dire où l'animal est visé par les 3 caméras simultanément.

Joute n°24 : Chevreuils en 3D   Joute n°24 : Chevreuils en 3D

Question : A quelle distance de chaque appareil se trouve le chevreuil au moment où les photos sont prises ?
Donnez les 3 distances MA, MB et MC en mètres, arrondies au millimètre le plus proche.
S'il y a plusieurs solutions, donnez-les toutes.

Posté par
ksad
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 19-04-11 à 14:31

gagnéBonjour Godefroy,

Je ne trouve qu'une seule position possible pour le chevreuil.
Pour cette position, les distances sont:
MA = 69.206 m
MB = 49.213 m
MC = 118.112 m
et l'angle dont les caméras auront pivoté sera alors de 26.68 degrés environ.

En espérant ne pas avoir commis une faute de calcul qui se solderait par un nouveau poisson
Merci et à bientôt

Posté par
LeDino
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 19-04-11 à 15:14

gagnéBonjour,

Je propose :

MA =  69,206 m
MB =  49,213 m
MC = 118,112 m


Merci pour l'énigme .

Posté par
Rodolphe
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 19-04-11 à 18:00

perduBonjour godefroy_lehardi

Après griffonnage de mon papier, je dirais que la solution unique au problème est :

MA 71,113 mètres
MB 50,569 mètres
MC 121.366 mètres

Joyeuses Pâques et merci pour cette joute

Posté par
Rodival
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 19-04-11 à 18:35

gagnéBonjour/Bonsoir,

Je pense qu'il n'y a qu'une seule solution :
Distance MA = 69,2062 m
Distance MB = 49,2133 m
Distance MC = 118,1119 m
Angle = 0,46565 = 26,6799°

Pour être complet, il faut rappeler qu'un brocard a deux cornes...
on aurait visé la seconde corne si les caméras avaient pointé sur l'autre sommet du triangle au départ.
... comprenne qui pourra ...
... c'est la première fois que j'aurais pu répondre à la question subsidiaire... s'il y en avait eu une

De toute façon, merci pour vos énigmes.

Posté par
frenicle
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 19-04-11 à 19:38

perduBonjour

Il y a deux points M possibles : ce sont les points de Brocard du triangle.

Pour le premier

AM = 46,137 m
BM = 78,741 m
CM = 110,730 m

Pour le deuxième

AM = 69,206 m
BM = 49,213 m
CM = 118,112 m

Merci pour cette joute !

Frenicle

Posté par
dpi
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 19-04-11 à 20:19

gagnéBonjour

Si tout va bien...
MA=69.206 m
MB=49.213 m
MC=118.112 m

Posté par
Nofutur2
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-04-11 à 00:00

gagnéAprès moults calculs (en particulier pour résoudre un système d'équations non linéaires), je trouve une solution :
MA = 69,206 m
MB = 49,213 m
MC = 118,112 m
avec un angle de 26,68°.

Mais le mois d'avril étant celui du poisson, je suis prêt à tout !!!

Posté par
Pierre_D
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-04-11 à 01:50

gagnéBonjour Godefroy,

Malgré le titre, je considère le problème comme plan, dans le plan du triangle ABC .
Il y a alors une solution unique : une rotation de +0,465652051363 radian environ conduit à :  MA 69,206 m     MB 49,213 m     MC 118,112 m

Et merci pour tout.

Posté par
totti1000
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-04-11 à 03:53

gagnéBonsoir godefroy,

Ma réponse :

AM \approx 69,206 m

BM \approx 49,213 m

CM \approx 118,112 m


Pas le temps de poster une démonstration pour le moment... Mais elle viendra...

Bonne nuit...

Posté par
geo3
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-04-11 à 08:01

gagnéBonjour
Je propose  MA = 69.206 ;  MB = 49.213  ; MC = 118.112
A+

Posté par
caylus
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-04-11 à 11:17

gagnéBonjour Godefroy,
Si le point M est dans le plan ABC alors:
|MA|=69,206 (m)
|MB|=49,213 (m)
|MC|=118,112 (m)

sinon je mérite un poisson car je n'ai pas eu la volonté de me lancer dans la géométrie analytique.
Voici néanmoins un patron d'un tétraèdre répondant à la question, il en existe d'autres...
Joute n°24 : Chevreuils en 3D

Merci pour la joute.

Posté par
plumemeteore
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-04-11 à 17:09

gagnéBonjour Godefroy.
AM = 69,206 mètres
BM = 49,213 mètres
CM = 118,112 mètres

programme
Sub enigme()
'k = AB, j = AC, i = BC
'a = sinA, b = sinB, c = sinC, s = sin angle inconnu
'x = AM, y = BM, z = CM
Dim k As Double, j As Double, i As Double
Dim aire As Double
aire = Sqr(205# * 45# * 55# * 105#) 'formule de Héron
k = 100: j = 150: i = 160
Dim a As Double, b As Double, c As Double, s As Double
Dim x As Double, y As Double, z As Double
a = aire / (k * j): b = aire / (k * i): c = aire / (i * j) 'aire = produit de deux côtés et de l'angle entre les deux
s = Sqr((aire * a * b * c) / (j * k * b * c + i * k * a * c + i * j * a * b))
MsgBox (s)
x = j * s / a: y = k * s / b: z = i * s / c
MsgBox (x & "; " & y & "; " & z)
End Sub

aire MAB = kxs = xyb -> y = ks/b
aire MAC = jzs = xza -> x = js/a
aire MBC = iys = yzc -> z = is/c
aire MAB = jks²/a
aire MAC = ijs²/c
aire MBC = iks²/b
aire ABC * abc = bcjks²+abijs²+aciks²
L'angle est 12,974 degrés.

Posté par
cosmonotedu62
réponse à l'égnime 21-04-11 à 15:55

perduA mon avis il faut que M soit le centre de gravité du triangle ABC. Ainsi la somme des angles est vérifiée!!

félicitation au futur gagnant ^^

Posté par
coco17
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 21-04-11 à 20:07

gagnéBonjour, je viens répondre à cette énigme à l'approche des vacances scolaires et du repos qui me permettra de pouvoir m'intéresser de plus près à vos énigmes !

Tout d'abord, pour la résolution de cette énigme rien de mieux qu'une résolution graphique à l'aide de géogebra

Les angles auront tous une valeur de 26,6799 degrés comme vous pouvez le voir sur cette figure !

Pour que ceci puisse ce produire:

MA=69,206 mètres
MB=49,213 mètres
MC=118,112 mètres

Voici ma proposition de réponse, Merci beaucoup à bientôt dans la prochaine énigme

Joute n°24 : Chevreuils en 3D

Posté par
nikole
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 21-04-11 à 23:14

perduSalut
j'ai triché, comme j'ai séché, j'ai conjecturé à l'aide de géogebra
ainsi MA = 460,818 environ
MB = 1109,114
MC = 785,227

Joute n°24 : Chevreuils en 3D

Posté par
totti1000
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 22-04-11 à 02:09

gagnéVoici ma méthode...

C'est bourrin, ça vaut ce que ça vaut, mais c'est comme ça que j'ai procédé...

J'ai utilisé Maple pour faire les calculs.

Je prend A(0) et B(100).

En résolvant le système \{(x_C-x_A)^2+(y_C-y_A)^2=150^2 \\(x_C-x_B)^2+(y_C-y_B)^2=160^2

je trouve x_C=\frac{69}{2}, puis y_C=\frac{3}{2} sqrt{9471}, soit C(\frac{69}{2}+(\frac{3i}{2} sqrt{9471})).

Ensuite, je calcule l'affixe de A', image du point A par la rotation de centre C et d'angle \alpha.
De même je calcule l'affixe de B', image du point B par la rotation de centre A et d'angle \alpha.
Et enfin l'affixe de C', image du point C par la rotation de centre B et d'angle \alpha.

Ensuite je calcule les équations y_{AB'}, y_{BC'}, y_{CA'} des droites (AB'), (BC') et (CA').

Soit P(x_P;y_P) le point d'intersection de (AB') et (BC'). Je résous donc y_{AB'}=y_{BC'} pour trouver x_P et y_P.

Soit Q(x_Q;y_Q) le point d'intersection de (AB') et (CA'). Je résous donc y_{AB'}=y_{CA'} pour trouver x_Q et y_Q.

Enfin je résous \{ x_P=x_Q \\ y_P=y_Q

Je trouve :
4$ \alpha=\frac{180 arctan(\frac{3 sqrt{9471}}{581})}{\pi} \approx 26,68^\circ.

J'en déduis les coordonnées du point de concours M des trois droites.

3$ M(\frac{18675}{302};\frac{675}{2114} sqrt(9471)).

Enfin reste à calculer les trois distances MA, MB et MC.

\red \fbox{MA=\frac{2250 sqrt(1057)}{1057} \approx 69,206 m} \blue \fbox{MB=\frac{1600 sqrt(1057)}{1057} \approx 49,213 m} \green \fbox{MC=\frac{3840 sqrt(1057)}{1057} \approx 118,112 m}

Posté par
castoriginal
Joute n°24 : Chevreuils en 3D 22-04-11 à 12:40

gagnéBonjour,

il semblerait qu'il n'y ait qu'une solution pour l'angle de visée = 26,6798973°

Avec cet angle on trouve MA=69,206m  MC=118,112m et MB=49,213m

Bien à vous

Posté par
veleda
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 22-04-11 à 16:45

perdubonjour,
je trouve un seul point M à l'intersection autre que B du cercle passant par A et B tangent en B à BC et du cercle passant par B et C tangent en C à AC
BM=49,2127msoit49,213mau mm le plus proche
CM=\frac{12}{5}BM=118,1104soit118,110mau mm le plus proche
AM=\frac{45}{32}BM=69,2053msoit69,205mau mm le plus proche
l'angle que l'on n'a pas besoin de calculer vaut environ26°,679
sauf étourderie de ma part
merci pour cet exercice

Posté par
canonique
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 24-04-11 à 14:44

perduAM = 69.09
CM = 118.32
BM = 49.32

Merci !
Mais l'ayant fait avec Geogebra, je ne suis pas sûr du résultat au millimètre près !

Posté par
LO_RV
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 30-04-11 à 12:17

gagnéQuelque soit le triangle ABC, M est unique, M est constructible.
Dans ce triangle, AM = 69,206 m ; BM = 49,213 m ; CM = 118,112 m (arrondis au millième).

J'adore ce genre de problème ! Des triangles, des angles égaux, des cercles ... merci à godefroy

J'ai commencé par montrer l'unicité en regardant comment évoluent les angles si on déplace le point M de sa position idéale supposée.

Ensuite, j'ai cherché à faire apparaitre les cercles circonscrits à AMC, à AMB, et à BMC, (de centres respectifs I, J et K) afin d'utiliser les angles inscrits, angles au centre, et des triangles isocèles.

Par exemple, dans le triangle isocèle JMB, on en déduit rapidement que :
- l'angle MJB fait le double de l'angle MAB (angle au centre interceptant le même arc que l'angle MAB)
- l'angle MBJ + l'angle MBC font un angle droit (calculs d'angles dans le triangle isocèle et propriété des angles visant M)

Cette dernière trouvaille permet de rendre la figure constructible puisque les centres des cercles sont sur des perpendiculaires au côté passant par un sommet, et sur une médiatrice d'un autre côté.

En fait, j'avais d'abord cherché la transformation qui permettait de passer du triangle ABC au triangle IJK, après avoir remarqué que M observait les mêmes propriétés dans les deux triangles.
Mais pourquoi faire compliqué quand on peut faire simple.

Très joli en tout cas comme problème, et faisable avec des outils géométriques de 3ème bien maitrisés.

Joute n°24 : Chevreuils en 3D

Posté par
torio
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 06-05-11 à 09:16

gagnéAM = 69,206 m
BM = 49,213 m
CM = 118,112 m

A+
Torio

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 10-05-11 à 15:04

Clôture de l'énigme :

Comme l'ont dit Rodival et frenicle (qui du coup s'est un peu précipité), la solution est l'un des deux points de Brocard (voir ici par exemple).
Mais on pouvait aussi le trouver autrement.
Le brocard étant un chevreuil mâle de plus d'un an, voilà l'explication du choix de l'animal.

J'ai eu un véritable cas de conscience sur la réponse de veleda. Je voyais bien que sa méthode était bonne mais une toute petite différence sur la valeur de MB l'a empêchée de trouver les réponses au millimètre. Du coup, le poisson était inévitable. Dura lex, sed lex.

J'en profite pour refaire un peu de pub pour l'événement des 21 et 22 mai prochains, c'est à dire un week-end spécial 1000ème énigme. Bientôt la 1000ème énigme !

Venez nombreux ! Il y en aura pour tous les goûts !

Posté par
frenicle
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 10-05-11 à 15:48

perduAh oui, zut, c'est vrai, je me suis un peu précipité, là
Et pourtant, sur la figure que j'ai faite, ça saute aux yeux...
Voilà un poisson bien mérité

Posté par
veleda
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 10-05-11 à 23:12

perdubonsoir,
j'ai trouvé BM=49,2127 ce qui donne bien 49,213 avec l'arrondi demandé
pour calculer CM=\frac{12}{5}BM il m'a semblé correct d'utiliser la valeur non arrondie de BM et d'arrondir ensuite ,idem pour AM ,est ce incorrect? sans doute vu le poisson obtenu,je pose la question car je n'ai jamais aimé les calculs
ce poisson ne me chagrine pas du tout,j'ai bien aimé l'exercice ,merci de l'avoir posé

Posté par
LO_RV
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 10-05-11 à 23:24

gagnéUne technique analytique, ou une bonne programmation, ne remplaceront jamais une belle démonstration géométrique pure.
Et c'est encore plus beau quand on est le seul à l'avoir vue.

Merci encore pour ce problème. Encore !

Posté par
geo3
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 12-05-11 à 20:35

gagnéBonsoir
Voici ma démostration
les angles ACM = CBM = BAM = µ
Connaissant les longueurs des côtés il est facile ( par Al-Kashi : a²=b²+c²-2bc.cos(A)  ) )de cherches les angles du triangle
On trouve A = 76°70292825  ,B = 65°83442067 et C = 37°46265107
puis
il suffit d'appliquer la relation aux sinus dans ABM  et AMC =>
MA = sin(B-µ)*AB/sin(B) et MA = sin(µ)*AC/sin(A)
=>
sin(B-µ)*AB/sin(B) = sin(µ)*AC/sin(A)
=>
sin(65°83442067 -µ)*100/sin(B) = sin(µ)*150/sin(76°70292825)
=>  µ = 26°67989726
*
MA = sin(26.67989726°)*150/sin(76.70292825°) = 69.20620333  = 69.206m
MB = sin(26.67989726°)*100/sin(65.83442067°)  = 49.21330014 = 49.213m
MC = sin(26.67989726°)*160/sin(37.46265107°)  =  = 118.1119203 = 118.112m

A+



Posté par
geo3
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 12-05-11 à 21:05

gagnéRE
Voir aussi point de Brocard
avec 2p = a + b + c et S = (p(p-a)(p-b)(p-c))
µ | tan(µ) = 4S/(a²+b²+c²)=  =>  µ = 26°67989726
A+

Posté par
dpi
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 14-05-11 à 16:05

gagnéà godefroy-lehardi

Quand en défilant ,j'ai vu le poisson de frenicle ,alors
que sa deuxième réponse était exacte,je me suis dit:"encore loupé"
comme j'avais la même.
En cliquant sur la mienne j'ai été rassuré.

Je pense qu'il mériterait un rattrapage.

Posté par
godefroy_lehardi Posteur d'énigmes
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 20-05-11 à 14:41

Bonjour dpi,

Désolé pour la réponse tardive.

Malheureusement, je ne peux pas attribuer le smiley à frenicle.
En effet, donner deux réponses dont une fausse, ce n'est pas donner la bonne réponse.

D'ailleurs, il reconnait lui-même que le poisson est mérité, ce qui est très fair-play de sa part.

Posté par
Rodival
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 22-05-11 à 23:43

gagné=> A: ( 3$ OE*ON*OS/sqrt(OE*OW+ON*OS) ; 4$ OE*ON*OW/(OE*OW+ON*OS) )

Posté par
Rodival
re : Joute n°24 : Chevreuils en 3D 22-05-11 à 23:50

gagnéExcusez-moi : mon précédent message n'était qu'un mauvais click dans la mauvaise page... ignorez-le.
Désolé

Challenge (énigme mathématique) terminé .
Nombre de participations : 0
:)0,00 %0,00 %:(
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Temps de réponse moyen : 61:12:15.


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