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Les coordon nées barycentriques

Posté par
lake
14-02-24 à 21:18

Bonjour à toutes et à tous,
Suite à ce sujet Section plane d'un tétraèdre que j'ai prolongé au delà du raisonnable, je souhaitais vous communiquer quelques "recettes de cuisine" sur le calcul barycentrique. Elles restent à un niveau élémentaire et ne concernent que les points et les droites.
Bien sûr des spécialistes tels GBZM et autres connaissent (et risquent de m'agonir !). Je m'adresse à ceux pour qui les arcanes du calcul barycentrique reste un mystère.
Revenons  au sujet mentionné au dessus :
Avec un tétraèdre ABCD les points E,F,G sont définis par :
\begin{cases}\overrightarrow{AE}=\dfrac{1}{3}\overrightarrow{AB}\\\overrightarrow{AF}=\dfrac{3}{4}\overrightarrow{AD}\\G\text{ est le centre de gravité du triangle }BCD
 \\ \end{cases}
Il s'agit de déterminer la section de ce tétraèdre par le plan EFG

Une figure :
Les coordon nées barycentriques
Il faut d'abord se convaincre de son bien fondé (par exemple 3 droites concourantes  en M et N facile au niveau 1ère).
Ensuite il faut parvenir aux relations vectorielles encadrées. On y parvient comme on peut plus ou moins laborieusement.
Quelques préalables (les recettes de cuisine) sur le calcul barycentrique  (pour les différencier, les points sont notés en colonne et les droites en ligne) :

- On note \begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix} le point de coordonnées barycentriques homogènes x:y:z dans le repère barycentrique ABC.

- Une droite d'équation ux+vy+wz=0 dans le repère barycentrique ABC est notée \begin{bmatrix}u&v&w\end{bmatrix}

Deux "recettes de cuisine" où le produit vectoriel est massivement utilisé :

1) La droite définie par deux points \begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix} et \begin{bmatrix}x'\\y'\\z'\end{bmatrix} est la droite :

\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}\wedge \begin{bmatrix}x'\\y'\\z'\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}yz'-y'z&zx'-z'x&xy'-x'y\end{bmatrix}

2) Le point définit par l'intersection de deux droites \begin{bmatrix}u&v&w\end{bmatrix} et \begin{bmatrix}u'&v'&w'\end{bmatrix} est le point :

  \begin{bmatrix}u&v&w\end{bmatrix}\wedge \begin{bmatrix}u'&v'&w'\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}vw'-v'w\\wu'-w'u\\uv'-u'v\end{bmatrix}

L'utilisation de ces deux règles dans la figure précédente fera l'objet d'un prochain message.

Posté par
lake
re : Les coordon nées barycentriques 14-02-24 à 21:20

Bon, restent, désolé ...

Posté par
lake
re : Les coordon nées barycentriques 14-02-24 à 22:37

Exemple avec N=(EF)\cap (BD) sur la figure dans le repère barycentrique  ABD:

E\sim\begin{bmatrix}2\\1\\0\end{bmatrix} et F\sim\begin{bmatrix}1\\0\\3\end{bmatrix}

(EF) \sim \begin{bmatrix}2\\1\\0\end{bmatrix}\wedge \begin{bmatrix}2\\1\\0\end{bmatrix}\sim\begin{bmatrix}3&-6&-1\end{bmatrix}

(BD)\sim\begin{bmatrix}1&0&0\end{bmatrix}

N\sim\begin{bmatrix}1&0&0\end{bmatrix}\wedge \begin{bmatrix}3&-6&-1\end{bmatrix}\sim \begin{bmatrix}0\\1\\-6\end{bmatrix}

N barycentre de \{(B,1);(D,-6)\}

On peut procéder de la même manière pour les autres points :

L=(NG)\cap (CD) dans le repère BCD puis K ...

Posté par
Vassillia
re : Les coordon nées barycentriques 15-02-24 à 10:18

Bonjour lake, merci pour le partage.
Il se trouve que j'ai découvert ce genre d'outil relativement récemment et je trouve que c'est hyper pratique. Si quelqu'un nous lit, cela vaut vraiment la peine de s'y intéresser.

Posté par
lake
re : Les coordon nées barycentriques 15-02-24 à 11:20

Bonjour Vassillia,
Il se trouve que moi aussi j'ai "découvert" ces outils très récemment. Je pense que tu sais où
Et oui : très pratique et efficace :
via le même opérateur :
- deux droites donnent un point.
- deux points donnent une droite.
C'est le B-A BA du calcul barycentrique.

Et oui encore : j'ai ouvert ce fil uniquement pour partager avec ceux qui ne connaissaient pas ; cela vaut le coup de tester ...  

Posté par
lake
re : Les coordon nées barycentriques 15-02-24 à 11:26

Avec encore une très vilaine faute :

Citation :
2) Le point définit par l'intersection de deux droites ...

Posté par
Vassillia
re : Les coordon nées barycentriques 15-02-24 à 13:45

Maintenant que tu le dis, la notation droite en ligne, point en colonne et le tilde pour parler des coordonnées homogènes me rappellent un certain style bien connu, pldx1 va être content.



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