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Normales à une parabole (CAPES)

Posté par
pappus
22-10-25 à 15:05

Bonjour à tous
Je vous propose ce nouveau sujet qui généralise celui que je viens de vous donner.
Etant donné un point quelconque P du plan, tracer les normales  PM_1,  PM_2,  PM_3 à une parabole.
On sait que cela peut se faire en utilisant l'hyperbole d'Apollonius mais je voudrais  aborder ce problème de façon différente.
On trace le cercle circonscrit au triangle  M_1M_2M_3, on regarde ce qui se passe, on fait une conjecture raisonnable et on essaye de la justifier.
Curieusement cette figure pouvait être faite par le taupin d'autrefois de la façon suivante: il trace deux points  M_1 et  M_2 de la parabole et leurs normales qui se coupent en $P$. Il trace la troisième normale  PM_3 (problème du premier degré) puis le cercle circonscrit, etc, etc...
Bref sans logiciel de géométrie, on pouvait s'en donner à coeur joie à l'époque.
Amicalement
pappus

Normales à une parabole (CAPES)

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Normales à une parabole (CAPES) 22-10-25 à 20:53

Bonjour,
En quelle année ?

Posté par
Kohle
re : Normales à une parabole (CAPES) 23-10-25 à 01:18

Bonne nuit à tous,
Je me limite à la "conjecture raisonnable" : les 3 points et le sommet de la parabole sont cocycliques.
Une suite logique consisterait à faire le lien entre le point P et le centre du cercle.
Pour l'instant : chou blanc.
Sans l'hyperbole d'Apollonius relative à P je ne sais pas du tout où l'on va ...
Amitiés.

Posté par
Kohle
re : Normales à une parabole (CAPES) 23-10-25 à 14:00

Bonjour,
Quelques compléments :
La parabole a pour équation y^2=2px
Normales à une parabole (CAPES)
Un petit calcul permet d'affirmer que le centre de gravité G du triangle M_1M_2M_3 est sur l'axe de la parabole et que son abscisse est \dfrac{2(x(P)-p)}{3}
Deux des points étant donnés, par exemple M_1 et M_2, on obtient immédiatement le troisième M_3

Posté par
candide2
re : Normales à une parabole (CAPES) 23-10-25 à 14:01

On peut trouver analytiquement les points où les normales coupent la parabole.

On peut, par rotation et translations, ramener la parabole à l'équation y = a.x² (pour faciliter les calculs)

Soit P(X;Y) le point du plan par lequel doivent passer les normales, on montre facilement que les abscisses (b) des points où les normales coupent la parabole sont les solutions de l'équation :

2a².b³ + b.(1 - 2a.Y) - X = 0

Il y a donc au moins une solution réelle pour b (donc au moins une normale) et il peut y avoir 1 ou 2 autres normales en fonction des valeurs de a, X et Y

Mais cela n'aide pas beaucoup pour la construction.

Posté par
pappus
re : Normales à une parabole (CAPES) 23-10-25 à 15:57

Bonjour à tous
Kohle a la bonne idée: trouver le lien entre le centre du cercle \Omega et le point P.
Une indication: il existe une transformation affine f telle que: \Omega=f(P).
Amicalement
pappus

Posté par
Kohle
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 01:04

Bonsoir,
Une figure où F' est le symétrique du sommet O par rapport au foyer F de la parabole :
Normales à une parabole (CAPES)
F' est d'ailleurs le point fixe de la transformation affine f.
À justifier bien sûr.
Très simple mais j'ai eu un mal de chien.
Amitiés.

Posté par
Kohle
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 08:51

Une justification :

M(2pt^2,2pt) est le point courant de la parabole d'équation y^2=2px
On écrit que la normale en M passe par P(a,b) pour obtenir l'équation de degré 3 :
P(t)=4pt^3+2(p-a)t-b=0
\Omega\left(\dfrac{a+p}{2},\dfrac{b}{4}\right)
Le cercle de centre \Omega passant par O a pour équation :
x^2+y^2-(a+p)x-\dfrac{b}{2}y=0
On obtient pour ses intersectons avec la parabole l'équation tP(t)=0

Posté par
pappus
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 11:34

Merci Kohle
Effectivement le point F'(p,0) est l'unique point fixe de cette transformation affine dont la partie linéaire est diagonalisable .
Amitiés
pappus

Posté par
pappus
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 11:56

Mon cher Kohle
Je t'ai lu à moitié compte tenu de ma torpeur habituelle.
Tu as entièrement répondu à ma question puisque tu as fourni les deux coordonnées du point \Omega.
Maintenant tu peux construire le point \Omega à la règle et au compas.
Ensuite tu traces le cercle de centre  \Omega passant par  S.
Ses intersections avec la parabole donne les trois pieds des normales à la parabole issues de $P$. C'est là qu'on a besoin du logiciel de géométrie dynamique.
Cette construction est différente de celle donnée par l'hyperbole d'Apollonius
.Amitiés
pappus

Posté par
pappus
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 12:48

Bonjour à tous
Sur la figure ci-dessus, j'ai superposé les deux constructions des trois pieds des normales données par le cercle de Kohle et l'hyperbole d'Apollonius.
Amicalement
pappus

Normales à une parabole (CAPES)

Posté par
Kohle
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 12:56

Bonjour pappus et merci pour tout :cet exercice m'a encore une fois bien plu.
Tu as intitulé ton fil :

Citation :
Normales à une parabole (CAPES)

Est-il extrait d'un sujet de capes ? Et si oui pourrais-tu préciser comme l'avait demandé Sylvieg en tout début de fil:
Citation :
En quelle année ?

Amitiés.

Posté par
pappus
re : Normales à une parabole (CAPES) 24-10-25 à 15:20

Mon cher Kohle
Toutes ces choses ne sont que de vieilles fariboles bien connues des taupins d'autrefois. Sans doute ont-elles été posées à l'oral du  CAPES à quelques candidats qui ont dû en baver un max!
Mais ce n'est pas fini!
Je pense qu'on peut rédiger une solution non calculatoire de ces configurations.
Amitiés
pappus

Posté par
Kohle
re : Normales à une parabole (CAPES) 25-10-25 à 15:16

Bonjour pappus,

Citation :
Je pense qu'on peut rédiger une solution non calculatoire de ces configurations.

Loin de moi l'intention de te forcer la main mais je suis très intéressé par cette solution. Pour l'instant je ne vois pas comment aborder la chose.
Amitiés.



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