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Niveau seconde
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rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droites

Posté par
sylvain du CNED
14-04-07 à 21:00

Bonsoir

J'ai un exercice sur les triangles qui me pose problème. Voici l'énoncé et mes réponses aux questions précédentes:
On considère un triangle ABC, H est un point de [BC]. On donne AB = 5; AH = 4 et CH = 6. M est un point du segment [BH]. On pose BM = x avec 0 x 3. Placer I sur [AB], J sur [AC] et K sur [HC] tels que MIJK est un rectangle.

1) Je trouve que H est le pied de la hauteur issue de A, et donc que le triangle MIB est rectangle.
2) Il fallait faire la figure.

3) Exprimer MI et BI en fonction de x.
Ma réponse:
MBI est rectangle (d'après la question 1). D'après le théorème de Pythagore, on a:
BI2 = BM2 + MI2
MI2 = BI2 - BM2
BI2 - MI2 = x2
Sin (\widehat{BMI}) = \frac{BM}{BI}
 \\ \frac{x}{BI} = 1 donc BI = \frac{1}{x}

MI2 = (\frac{1}{x})2 - x 2
Mais ensuite, je ne sais pas comment trouver MI.
Pouvez-vous m'aider ?

Je vous donnerai ensuite mes réponses pour les deux autres questions (qui sont en liaison avec celle-ci).

Merci d'avance

Sylvain

rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droites

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 21:39

Bonsoir,

As-tu recopié ton énoncé en entier ? Avec les seules données AH = 4, AB = 5 et CH = 6 je ne comprends pas tes conclusions.

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 22:08

Oui, j'ai tout recopié; j'ai mis du temps avant de trouver.
A bientôt
Sylvain

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 22:09

On ne te dit pas par exemple que BH = 3 ?

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 22:22

Si, effectivement; en fait, j'ai oublié de recopier une donnée: BH = 3.

Je suis desolé pour cet oubli

Sylvain

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 22:25

Comme cela c'est facile...

Il est dommage que tu aies mis tant de temps à répondre (près de trois quarts d'heure !) car je vais quitter l' !

Pour le calcul de MI le mieux est d'utiliser le théorème de Thalès.

Bonsoir !

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 22:45

Je n'étais pas devant l'ordinateur et je n'ai pas vu votre réponse.
Voici mes réponses avec Thalès:
Dans le triangle ABH rectangle en H, on a:
\frac{MI}{MH} = \frac{BI}{BA} = \frac{BM}{BH}
\frac{MH}{3 - x} = \frac{\frac{1}{x}}{5} = \frac{x}{3}

Avec le produit en croix:
(3 - x)  = 5MH
\frac{3 - x}{x} = 5MH
MH = \frac{3 - x}{x} \frac{1}{5}

Et ici, je ne vois pas comment passer à la suite (calculer \frac{3 - x}{x}  \frac{1}{5})

Merci de m'aider

Sylvain

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 14-04-07 à 22:50

La première ligne du produit en croix, c'est:
(3 - x) \frac{1}{x} = 5MH

Je ne maitrise pas bien le Latex, et je n'avais pas vu cet oubli en me relisant.

Sylvain

Posté par
sarriette Correcteur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 00:00

bonsoir!

il y a une erreur dans ton theoreme de thales:

MI/HA = BI/BA = BM/BH

d'òu tu tires facilement MI et BI en fonction de x.

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 07:38

Bonjour sarriette et merci d'avoir pris le relais !

Allez Sylvain, une petite correction et c'est bon !

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 11:44

Bonjour

Voici mes calculs corrigés:
\frac{MI}{HA} = \frac{BI}{BA} = \frac{BM}{BH}

\frac{MI}{4} = \frac{\frac{1}{x}}{5} = \frac{x}{3}

Produit en croix:
\frac{1}{x}  4 = MI  5

\frac{4}{x} = 5MI

\frac{5}{\frac{4}{x}} = MI

5  \frac{x}{4} = MI

\frac{5x}{4} = MI

  MI = \frac{5x}{4}

Voici mes réponses pour la suite:

4) En déduire AI en fonction de x puis IJ en fonction de x.
Ma réponse:
AI = 5 - \frac{1}{x}



BC = BH + HC = 3 + 6 = 9

D'après le théorème de Thalès appliqué au triangle ABC, on a:
\frac{AI}{AB} = \frac{IJ}{BC}
\frac{5 - \frac{1}{x}}{5} = \frac{IJ}{9}

Avec le produit en croix:

(5 - \frac{1}{x}) 9 = 5IJ

45 - \frac{9}{x} = 5IJ

9 - \frac{\frac{9}{x}}{5} = IJ

    IJ = \frac{49 - \frac{9}{x}}{5}


5) Montrer que l'aire du rectangle MIJK est -4x^2 + 12x.

Ma réponse:

A_{MIJK} = MI \times IJ

\frac{5x}{4} \times \frac{45 - \frac{9}{x}}{5}

Je pense que mes calculs pour IJ ou ou MI sont faux, cer je ne trouve pas l'expression demandée dans la question.

Pouvez-vous m'aider à corriger mes calculs ?

A bientôt
Sylvain

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 11:50

Pourquoi remplaces-tu BI par (1/x) ? Ce n'est pas ça. BI est une longueur à déterminer tout comme MI

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 11:54

Dans la question, on me demande de "calculer BI en fonction de x". Je pensais donc qu'il fallait le remplacer par \frac{1}{x}. Comment le calculer autrement ?

Sylvain

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:00

En utilisant le théorème de Thalès, exactement comme MI

3$ \frac{MI}{4}\ =\ \frac{BI}{5}\ =\ \frac{x}{3}

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:05

Cela fait donc avec le produit en croix:

5x = 3BI
BI = \frac{5x}{3}

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:06

(j'avais oublié de mettre en latex)
5x = 3BI
 \\ BI = \frac{5x}{3}

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:06

La question suivante est-elle bonne ?

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:07



et MI ?

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:10

3MI = 4x
MI = \frac{4x}{3}
(Je pense qu'on ne peut pas simplifier)

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:13

C'est bon !

Bien sûr il faut revoir la suite...

Citation :
4) En déduire AI en fonction de x puis IJ en fonction de x.


Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:29

AI = AB - BI

AI = 5 - \frac{5x}{3}

AI = \frac{15 - 5x}{3}

AI = \frac{3 \times 5 - 5x}{3}

AI = 5 - 5x


\frac{AI}{AB} = \frac{IJ}{BC}

\frac{5 - 5x}{5} = \frac{IJ}{9}

Produit en croix:
5IJ = (5 - 5x) \times 9

5IJ = 45 - 45x

IJ = 9 - 9x

Si c'est bon, je vous donne la suite (question 5).

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:35



2$ AI\ =\ \frac{15-5x}{3}\ =\ \frac{5(3-x)}{3}

Pour IJ il faut aussi recommencer...

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:48

Cela donne:

\frac{\frac{5(3 - x)}{3}}{5} = \frac{IJ}{9}

5IJ = \frac{5(3 - x}{3} \times 9

5IJ = \frac{45(3 - x)}{3}

5IJ = \frac{135 - 45x}{3}

5IJ = 45 - 15x

IJ = \frac{45 - 15x}{5}

IJ = \frac{5(9 - 3x)}{5}

IJ = 9 - 3x

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 12:50



La suite ? Maintenant ou plus tard... (tu manges, non ?)

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 13:07

Voici la suite (je mangerais après).

Voici l'aire du rectangle MIJK:

A_{MIJK} = IJ \times MI

         = (9 - 3x) \times \frac{4x}{3}

         = \frac{4x}{3} \times 9 - \frac{4x}{3} \times 3x

         = \frac{4x \times 9}{3} - \frac{12x^2}{3}

         = 4x \times 9 - 12x^2

         = 36x - 12x^2

Mais cela ne donne pas -4x^2 + 12x ou 9 - 4(x - \frac{3}{2})^2.

(Cette dernière expression a été donnée dans la première partie de l'exercice, ou j'ai démontré que ces deux expressions sont égales).

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 13:14

Pourquoi fais-tu "disparaître" les dénominateurs ?

3$ Aire = \frac{4x \times 9}{3}\,-\,\frac{4x}{3}\times 3x

3$ Aire = 4x \times 3\,-\,4x \times x

3$ Aire = 12x -\,4x^2

Posté par
sylvain du CNED
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 13:31

Je pensais que cela marchait quand même.

Voici la dernière question:
Construire le rectangle MIJK ayant la plus grande aire.


Dans la partie 1 de l'exercice (que j'ai résolu sans difficultés), il fallait étudier la fonction f(x) = -4x^2 + 12x. Cette fonction est une parabole croissante sur ]-\infty , \frac{3}{2}] et décroissante sur ]\frac{3}{2} , +\infty].

La plus grande aire du rectangle MIJK est avec x = \frac{3}{2}.

Merci de m'avoir aidé pour cet exercice.

Sylvain

Posté par
Coll Moderateur
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 15-04-07 à 13:44

C'est exact ; et cela correspond à un point M situé au milieu de BH (et donc aussi à un point K situé au milieu de HC).

Je t'en prie et à une prochaine fois !

Posté par
cycyne54
re : rectangle inscrit dans un triangle et expressions de droite 28-04-09 à 11:12

bonjour sylvain

voila j'ai le meme exo a résoudre mais moi je n'est pas réussi la premiére et la 2éme partis

Pourais tu m'aider?

Merci

CyCy



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