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Les indirectes

Posté par
lake
08-02-24 à 15:21

Bonjour,
Une amusette sans prétention au sujet des similitudes indirectes (les mal aimées).
Soit A,B,A' et B' des points du plan tels que A\not=B et A'\not=B'
On sait qu'il existe une unique similitude directe s^+ envoyant A sur A' et B sur B'
On sait aussi qu'il existe une unique similitude indirecte s^- envoyant A sur A' et B sur B'.

Voici une configuration où (AB)//(A'B') avec AB\not=A'B'
Les  indirectes
s^+ est ici l'homothétie de centre \Omega_+ et de rapport k=\dfrac{A'B'}{AB} (dans d'autres cas de figure, le rapport d'homothétie est -k)

s^- est caractérisée par son point fixe \Omega_- et ses axes où elle se réduit à des homothéties de rapport \pm k
Pouvez-vous construire ces éléments (très simplement) avec d'éventuelles justifications ?

Posté par
lake
re : Les indirectes 08-02-24 à 15:29

J'oubliais : on blanque ou pas, comme on sent.
Comme d'habitude, amusez-vous

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 08-02-24 à 18:23

Bonjour,

j'avais il y a peu fait une applet de construction du centre et de l'axe d'une similitude inverse dans le cas le plus général

j'ai eu un mal de chien à la retrouver dans mon paquet d'applets Geogebra, pourtant bien trié par rubriques

le fait que ici AB // A'B' (et O = AA' BB' est déja tracé) simplifie un peu car certains points étant dans ce cas rejetés à l'infini, il suffit de tracer une parallèle.

 Cliquez pour afficher

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 08-02-24 à 18:39

PS : je vois qu'on est encore sur la même page du Lebossé Hemery et celle d'avant..
dans le LH, la droite OS est le deuxième axe, l'axe "négatif" '
la même similitude inverse est le produit de Sym() o Homo(S, k) = Sym(' ) o Homo(S, -k)

Posté par
lake
re : Les indirectes 08-02-24 à 18:43

Bonjour mathafou,

 Cliquez pour afficher

Posté par
lake
re : Les indirectes 08-02-24 à 18:57

Bien sûr ta construction est tout à fait correcte !

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 08-02-24 à 19:05

pour blanquer, je ne sais pas si d'autres cherchent ou pas ...

effectivement la tienne est plus rapide pour trouver un point I de l'axe par des points déja existant plutot que de rajouter mon point D
ça revient au même vu que cette droite passe par les points divisant AA' et BB' dans le rapport k, comme dit dans le LH sans qu'il précise comment le construire explicitement .
je cite : la droite lieu des points divisant le segment PP' de deux points homologues dans le rapport k
avec le signe + ou - selon que c'est l'axe ou '

dans ma construction O' et les triangles ne servent à rien, c'est juste pour illustrer la similitude (= conséquence de la construction)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Les indirectes 08-02-24 à 19:17

Bonsoir,
Une justification de la présence de _ sur la perpendiculaire à (AB) issue de + :
(s+)-1os_ est une similitude indirecte de rapport 1 et de points invariants A et B.
C'est donc la réflexion d'axe (AB) notée s(AB).
s_ = s+ o s(AB).
_ et son symétrique par rapport à (AB) doivent être alignés avec +.

Posté par
lake
re : Les indirectes 08-02-24 à 19:30

Citation :
ça revient au même vu que cette droite passe par les points divisant AA' et BB' dans le rapport k, comme dit dans le LH sans qu'il précise comment le construire explicitement .


Effectivement, je suis passé par deux cercles d'Apollonius dont les intersections sont les deux points fixes \Omega_+ et \Omega_-
k=\dfrac{A'B'}{AB} et ces deux cercles ont pour diamètre les barycentres de :
  - \{(A',1), (A,-k)\} et \{(A',1), (A,k)\}
  - \{(B',1), (B,-k)\} et \{(B',1), (B,k)\}
Dans les deux cas, vu les circonstances, le barycentre des deux premiers couples est \Omega_+
Les barycentres des deux seconds sont J et K et la droite (JK) passe par I (qu'on prouve facilement).

Les  indirectes
Je suis quasiment certain qu'il existe d'autres preuves via par exemple des compositions de transformations.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 01:41

Le Lebossé Hémery chapitre 246 commence par construire l'axe et le centre comme suit,

Les  indirectes

I défini par \vec{IA'} + k \vec{IA} =\vec{0}
[ c'est à dire I divise AA' dans le rapport -k ]
est défini comme passant par I et tel que (AB, ) = (, A'B')

est par définition le centre de l'homothétie qui transforme AB en A1B1 où A1B1 est le symétrique de A'B' par rapport à
[ c'est à dire intersection de AA1 et BB1 ]

comme est aussi sur l'axe ' obtenu de même avec I' défini par \vec{I'A'} - k \vec{I'A} =\vec{0} , j'en ai déduit ma construction sans avoir besoin de construire A1B1 ni les cercles cités dans L.H. la page suivante (qui sont tes cercles d'Apollonius).
dans le cas général où AB et A'B' sont quelconques (pas parallèles)

Les  indirectes

I et J qui divisent [AA'] dans le rapport k = A'B'/AB sont construits par une construction de collège (de l'époque ...) :
I intersection de (AA') et (B'D')
J intersection de (AA') et (B'D)
avec AD = AD' = AB et parallèles à A'B'
est la parallèle passant par I à la bissectrice intérieure de (AB), (A'B')
' la perpendiculaire par J à
l'intersection de et '

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 09:10

Bonjour,
Une figure pour une construction du centre que j'ai noté X.
Le point O est le centre de la similitude s+
La droite (OK) est perpendiculaire à la droite (AB).

Les  indirectes

Le point X est invariant par \; s+ o s(AB) , c'est à dire par s_ .
Se démontre en utilisant le point Y symétrique de X par rapport à la droite (AB).

Posté par
lake
re : Les indirectes 09-02-24 à 12:13

Bonjour à toutes et à tous,
D'abord, désolé Sylvieg : je n'avais pas vu ton message hier à 19h17. J'avais aussi fouiné dans cette direction mais avec s^-=s_{(A'B')}\circ s^+.
Ton dernier message met un point final à l'affaire

>>mathafou
Je n'aime pas la construction du LH dans le cas général. Affaire de goût sans doute. J'en ai une autre à mon sens plus esthétique avec une figure extrêmement riche que je trouve "extraordinaire".
La poster ici ?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 13:11

la "construction" du LH est surtout une figure support des preuves et discussions qui suivent.

une construction "propre" est laissée à l'initiative du lecteur à partir des propriétés qui y sont énoncées :

- Les axes sont les lieux des points P divisant les segments de points homologues M,M' dans le rapport k
- ils sont perpendiculaires et se coupent en le centre
- leurs directions sont celles des bissectrices de deux droites homologues (AB) (A'B')
- le centre appartient aux cercles lieux des points dont le rapport des distances à deux points homologues est égal à k
- il est aussi sur les droites lieux des points dont le rapport de distances à deux droites homologues (AB) (A'B') est égal à k

après à chacun de choisir les propriétés qui lui conviennent pour baser sa propre construction.

"La poster ici ?"
bien sur !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 13:40

Rebonjour,

Citation :
je n'avais pas vu ton message hier à 19h17
Je l'avais subodoré. D'où le complément de ce matin

Citation :
Ton dernier message met un point final à l'affaire
Non:
Il manque les axes où elle se réduit à des homothéties de rapport k.
Ça, je ne sais pas faire.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 14:30

Tentative : (AB) et (OH) ?

Posté par
lake
re : Les indirectes 09-02-24 à 14:32

Bonjour,
On suppose donc que les droites (AB) et (A'B') sont sécantes en O.
Désolé pour la complexité (apparente) de la figure. Quelques commentaires suivent pour la comprendre sans prétendre démontrer quoique ce soit.
Les deux cercles sont inutiles. Ils ne sont là que pour rappeler la construction classique du centre de s^+ et faire éventuellement le lien avec d'autres aspects de la figure.
Les  indirectes

-La droite (KL) (voir les 4 angles droits pour sa construction) est la droite des "divisions proportionnelles" selon le LH, évoquée par mathafou au dessus.
  La projection orthogonale de O sur cette droite est le centre \Omega_+. Cette droite passe par \Omega_-

- Les restrictions de s^+ et s^- à la droite D sont identiques. Leur "graphe" est la droite (\alpha\beta) (voir sa construction avec des parallélogrammes).
On a par exemple s^+(M)=s^-(M)=M',  s^+(U)=s^-(U)=O et s^+(O)=s^-(O)=V
Elle passe aussi par \Omega_-

- Les droites (MM') enveloppent la parabole de foyer \Omega^+ tangente en U à la droite D et en V à la droite D'
Sa directrice est la droite (uv) (symétriques de \Omega_+ par rapport à D et D')
Cette directrice passe par \Omega_-

On a donc 3 droites concourantes en \Omega_-. C'est plus qu'il n'en faut.
Les axes de s^- sont les bissectrices de l'angle formé par les droites (uv) et (KL).
Ce sont aussi les deux tangentes à la parabole issues de \Omega_-

Je crois avoir signalé le principal.
J'aime beaucoup cette figure

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 14:39

Sylvieg

où elle se réduit à des homothéties de rapport \pm k

??
une similitude ne se réduit pas à une simple homothétie,
elle peut se réduire à une homothétie + un déplacement (ou ici pour une similitude inverse un anti-déplacement)

pour chaque droite (d) parallèle aux bissectrices des directions homologues ( ici (AB) et (A'B') étant parallèles, les"bissectrices" sont la direction commune de ces droites et la direction perpendiculaire)
pour chaque droite (d) donc, lui correspond un centre d'homothétie Od (dépendant du choix de d) unique avec le produit de la symétrie par rapport à d et de l'homothétie de centre Od égal à la similitude donnée.

Les  indirectes

il existe deux droites d uniques pour lesquels le centre d'homothétie unique correspondant se trouve sur la droite d elle même
(deux car homothéties \pm k)

en fait ces axes tu les as tracé : c'est la droite (IX) et la droite (OK) !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 15:01

Oui mathafou, j'avais coupé la phrase de l'énoncé initial :

Citation :
s^- est caractérisée par son point fixe \Omega_- et ses axes où elle se réduit à des homothéties de rapport \pm k
J'ai répondu entre temps avec les axes (OH) et (AB).
OK pour la droite (OK)
Mais pas pour la droite (IX).

Où est mon erreur pour (AB) dans ce qui suit ?
s_ = s+ o s(AB)
Les points de la droite (AB) sont invariants par s(AB).
D'où s_(M) = s+(M) si M (AB).
s_ coïncide avec l'homothétie s+ sur la droite (AB).

Posté par
mathafou Moderateur
re : Les indirectes 09-02-24 à 15:29

à Sylvieg : voir ma dernière figure
le centre de l'homothétie H telle que la similitude inverse s- = Sym(AB) o H n'est pas sur (AB)

or c'est la définition de l'axe d'une similitude inverse :

la similitude inverse est produit d'une symétrie par rapport a cet axe et d'une homothétie de centre sur l'axe

à lake
superbe figure mais qui va bien au delà de la question posée : construction des axes et du centre d'une similitude inverse.

on notera en particulier une apparition du dual du théorème de Chasles Steiner :
étant donné une homographie entre deux droites (d) et (d'), l'enveloppe des droites joignant deux points homologues M, M' est une conique.

ici l'homographie est une simple transformation affine (elle conserve les milieux)
on ne va pas d'avantage développer ce point ici

Posté par
lake
re : Les indirectes 09-02-24 à 18:45

On peut tout de même ajouter que l'axe de l'homographie en question est le "graphe" (\alpha\beta)



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