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parallélogrammes et points alignés

Posté par
Sylvieg Moderateur
31-10-18 à 15:50

Bonjour,
Cet exercice, m'a été inspiré par ce sujet : Géométrie vectorielle

Dans la figure suivante, les points E' , F' et M sont alignés.
Je ne trouve pas de démonstration non analytique
En trouverez-vous une ?
parallélogrammes et points alignés
Quelques données :
Les droites (AB),(DC) et (FF') sont parallèles. Idem pour (AD),(BC) et (EE').

Posté par
dpi
re : parallélogrammes et points alignés 31-10-18 à 16:57

Bonjour,

Une belle animation...

Je partirai de la démonstration pour un rectangle ,ensuite je mettrai en perspective....

Mais mathafou va nous sortir quelque chose.....

Posté par
carpediem
re : parallélogrammes et points alignés 31-10-18 à 20:06

salut

on peut le faire purement vectoriellement avec les barycentres ...

mais il me semble que le pb est mal posé :

il manque le fait que les droites (BD) et (EF) sont sécantes en M

et on veut montrer que E', F' et M sont alignés ...

E = bar {(A, a), (B, b)} <=> E' = bar {(D, a), (C, b)}
F = bar {(A, x), (D, y)} <=> F' = bar {{(B, x), (C, y)}

M = Bar {(E, r), (F, s)} = bar {(B, u), (D, v)}

et ensuite (en vecteur) :

ME' = ME + EE' = ME + BC
MF' = MF + FF'= MF + AB

et on combine tout ça ...


PS :  une affinité transforme le tout pour avoir un rectangle effectivement  ... sans changer les alignements bien sur ... mais n'apporte pas grand chose ...

Posté par
dpi
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 08:26

A noter que dans  un seul cas les droites sont parallèles.(plus de point M )

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 08:40

Bonjour,
Il me semble que le pb est vraiment très mal posé :
Il manque aussi tout ceci :
E (AB) , F (AD) , E' (CD) , F' (BC) , le point M est le point d'intersection de ......

Mais dans ce cas, inutile de poster une figure

Posté par
lake
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 09:20



Bonjour Sylvieg

  Les triangles DFE' et BEF' seraient en perspective de perspecteur M.

  Oui! Le théorème de Desargues avec les points F,G,F' alignés (où G est l'intersection de EE' et FF') le prouve.

Posté par
lake
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 09:33

Je me suis trompé, mais je suis persuadé que Desargues n'est pas loin

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 09:55

Merci lake de t'intéresser à mon exercice

Ça fait un moment que je tourne Desargues dans tous les sens, sans rien voir apparaître. Me voici rassurée.
Mais j'ai ainsi redécouvert un théorème sympathique !

Une figure un peu différente :
parallélogrammes et points alignés

Posté par
rogerd
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 10:32

Bonjour à tous et merci à Sylvieg .
Je pense comme Lake qu'il s'agit de géométrie projective.
Mais on doit pouvoir s'en tirer sans connaissance précise de cette géométrie .

Prenons une photo de la figure avec l'appareil placé de sorte que, sur la photo, les parallélismes à AD soient conservés, ainsi que les rapports tels que AF/AD.
Par contre, en relevant le nez de l'appareil, on peut envoyer M à l'infini.

Je vais essayer maintenant de dessiner la photo pour voir si E'F' y est parallèle à DB

Posté par
LittleFox
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 11:14

Je ne sais pas si ça peut aider mais si ABCD est un carré alors le lieu de l'intersection EE', FF' pour M fixé est une hyperbole. En tout cas c'est joli

parallélogrammes et points alignés

Posté par
verdurin
re : parallélogrammes et points alignés 01-11-18 à 11:49

Bonjour,
une autre figure, pour montrer l'aspect projectif.
parallélogrammes et points alignés
Les points X et Y sont sur la droite à l'infini dans la figure de départ postée par Sylvieg

Posté par
dpi
re : parallélogrammes et points alignés 02-11-18 à 07:43

Bonjour,

Je suis content de voir que mon idée de départ avait du sens...

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : parallélogrammes et points alignés 03-11-18 à 08:19

Je pensais qu'une configuration aussi simple pourrait se démontrer de manière simple.
J'ai fini par me résigner à plonger les mains dans le cambouis des vecteurs.
Je me suis quand même refusée à utiliser des équations de droites.
La lecture des étapes de ce cheminement laborieux provoquera-t-elle une étincelle chez d'autres ?
J'ai choisi de m'accrocher au point D. Je redonne une figure banalement non projective…
parallélogrammes et points alignés

Avec \vec{DA} = \vec{u} et \vec{DC} = \vec{v}   \vec{DF} = f. \vec{u} et \vec{DE'} = e.\vec{v}

On a \vec{DB} = \vec{u} + \vec{v}

Et \vec{FE} = \vec{FD} + \vec{DE'} + \vec{u} = (1-f) \vec{u} + e. \vec{v}

De même \vec{E'F'} = f.\vec{u} + (1-e)\vec{v}


Si e+f = 1 alors  \vec{FE} = e(\vec{u}+\vec{v}) et \vec{E'F'} = f(\vec{u} +\vec{v})

Les trois droites (BD) , (EF) et (E'F') sont parallèles.


Si e+f 1 on peut définir un point M par (e+f-1)\vec{DM} = ef.\vec{DB}

On trouve alors (e+f-1)\vec{FM} = f.\vec{FE} et  (e+f-1)\vec{E'M} = e.\vec{E'F'}

Le point M est sur les trois droites (BD) , (EF) et (E'F') .

Posté par
luzak
re : parallélogrammes et points alignés 04-11-18 à 10:16

Bonjour !
Il me semble qu'on peut s'en sortir avec Thalès !

Soit K intersection de MB,EE', J intersection de BC,ME.

On a \dfrac{\bar{E'K}}{\bar{F'B}}=\dfrac{\bar{MK}}{\bar{MB}}=\dfrac{\bar{KE}}{\bar{BJ}} et \dfrac{\bar{BJ}}{\bar{AF}}=\dfrac{\bar{EB}}{\bar{EA}}

Donc \dfrac{\bar{E'K}}{\bar{F'B}}=\dfrac{\bar{ KE}\cdot\bar{EA}}{\bar{EB}\cdot\bar{AF}}
Comme \bar{F'B}=\bar{FA},\;\bar{EA}=\Bar{E'D} par réciproque de Thalès dans KBE,\;KE'D on a l'alignement de B,D,K.
Sauf erreur !

parallélogrammes et points alignés

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : parallélogrammes et points alignés 04-11-18 à 11:12

Ça a l'air de marcher

En voyant mon (e+f-1)\vec{FM} = f.\vec{FE} j'avais tenté de faire intervenir le point J sur (BC)
Idem avec mon (e+f-1)\vec{E'M} = e.\vec{E'F'} et un point L sur (AB) .
Sans réussir à aboutir

Pour la réciproque de Thales, il me semble qu'elle n'est pas très connue sous cette forme. Mais je pense que c'est bon !

Je n'ai pas trop de temps maintenant, mais je regarderai mieux plus tard.

Posté par
luzak
re : parallélogrammes et points alignés 04-11-18 à 15:22

Le théorème de Thalès comporte tellement d'hypothèses et de conclusions que le terme "réciproque" n'est certainement pas le meilleur (ce serait mieux de considérer une homothétie de centre K).
Et même sans cette notion : \vec{KE'}=a\vec{KE},\;\vec{E'D}=\vec{EA}=a\vec{EB} donc \vec{KD}=a\vec{KB}.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : parallélogrammes et points alignés 04-11-18 à 19:07

Bonsoir,
Oui Thalès fonctionne bien. Je propose une autre démonstration qui ne fait pas intervenir le point K .
Toujours avec J intersection des droites (BC) et (EF).
Mais aussi avec Q intersection des droites (AB) et (E'F').
On peut démontrer que les points M1 et M2 sont confondus, avec M1 intersection de (BD) avec (FJ) et M2 intersection de (BD) avec (E'Q).
parallélogrammes et points alignés
Dans les triangles EBJ et EAF , on a \frac{\bar{BJ}}{\bar{AF}} = \frac{\bar{EB}}{\bar{EA}} . D'où \frac{\bar{M_{1}B}}{\bar{M_{1}D}} = \frac{\bar{BJ}}{\bar{DF}} = \frac{\bar{EB}\times \bar{AF}}{\bar{EA}\times \bar{DF}} .


De même \frac{\bar{M_{2}B}}{\bar{M_{2}D}} = \frac{\bar{BQ}}{\bar{DE'}} = \frac{\bar{BF'}\times \bar{CE'}}{\bar{CF'}\times \bar{DE'}} . On en déduit  \frac{\bar{M_{1}B}}{\bar{M_{1}D}} = \frac{\bar{M_{2}B}}{\bar{M_{2}D}} .

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : parallélogrammes et points alignés 04-11-18 à 20:49

Il est plus logique d'écrire

De même  \frac{\bar{M_{2}B}}{\bar{M_{2}D}} = \frac{\bar{BQ}}{\bar{DE'}} = \frac{\bar{F'B}\times \bar{CE'}}{\bar{F'C}\times \bar{DE'}}



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