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Niveau Maths sup
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Relation d'équipollence

Posté par Profil Ramanujan 30-06-19 à 16:33

Bonjour,

On désigne par \mathcal{P} le plan usuel.

On appelle bipoint de \mathcal{P} tout couple (A,B) de points de \mathcal{P} . A un tel bipoint (A,B) on associe le segment [AB] qui permet de le représenter.

Lorsque ABDC est un parallélogramme, on dit aussi que (A,B) est équipollent à (C,D). D'après les propriétés des parallélogrammes, cela équivaut au fait que les segments [AD] et [BC] aient le même milieu.

Plus généralement, lorsque (A,B) et (C,D) sont 2 bipoints quelconques de  \mathcal{P} , on dit que (A,B) est équipollent à (C,D) et on note (A,B) \ \text{Eq} \ (C,D), si les segments [AD] et [BC] ont le même milieu.


On appelle vecteur du plan toute classe d'équivalence du bipoint du plan pour la relation d'équipollence. Lorsque (A,B) est un bipoint de \mathcal{P}, alors sa classe pour la relation d'équipollence se note \vec{AB}.

Je ne vois pas comment prouver les résultats suivants :

1/ Si A, B, C sont donnés, il est géométriquement évident qu'il existe un unique point D tel que l'on ait (A,B) \ \text{Eq} \ (C,D).

2/ Des considérations de géométrie élémentaire permettent de justifier qu'elle est transitive.

3/ Un vecteur est donc défini comme un ensemble ? Vu qu'une classe d'équivalence est un ensemble...

4/ (A,B) \ \text{Eq} \ (C,D) devient \vec{AB}=\vec{CD}
Mon idée :
D'après le cours x \mathcal{R} y si et seulement si cl(x)=cl(y)
Comme \text{Eq} est une relation d'équivalence, cl((A,B))=cl((C,D)) soit  \vec{AB}=\vec{CD}.

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 16:47

Bonsoir,
comme les points A , B et C sont donnés on connaît le milieu O de (B ; C).
Le point D est donc tel que O est le milieu de (A ; D).
Il est unique : c'est le symétrique de A par rapport à O.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 16:55

Ok merci Verdurin. Pour la 2 on a la figure suivante...

Je n'arrive pas à montrer que ABFE est un parallélogramme pour pouvoir affirmer que si :

Si (AB) \ \text{Eq} \ (CD) et  (CD) \ \text{Eq} \  (EF) alors (AB) \ \text{Eq} \ (EF)

Relation d\'équipollence

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 17:39

Bonjour,
Il faut peut-être placer quelques milieux et les utiliser pour démontrer ABFE parallélogramme.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 18:06

Les milieux de quels segments ?

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 18:19

Par exemple :

Relation d\'équipollence

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 18:45

Vous avez changé la configuration de la figure que j'ai mise. Bon ça change pas grand chose. Mais j'ai du mal à comprendre pourquoi vous avez placé les points H, G, I.

Comment savez-vous que (HG) passe par le point O_1 ?
Comment savez-vous que (HI) passe par le point Q ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 18:49

Bonjour verdurin,
Je ne vois pas bien à quoi servent les segments verts.
Dans le triangle BCE, le segment des milieux est parallèle à (CE) et de longueur la moitié de CE.
Idem pour le triangle ADF.
Donc (CE) et (DF) sont parallèles et CE = DF .

@Ramanujan,
Vu la propriété rappelée des diagonales qui ont le même milieu, il est évident que les milieux que l'on peut utiliser sont les milieux des diagonales.
Il faut chercher un peu avant de poster.

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 18:56

Les points G, H et I sont les milieux respectifs des segments AB, CD et EF.
Le point Q est le milieu de HI.

Citation :
Comment savez-vous que (HG) passe par le point O_1 ?
Les applications affines et donc les symétries centrales, conservent les milieux.

Il reste à démontrer que Q est le milieu de AF et DE.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:07

@Sylvieg j'ai tracé la figure en représentant les triangles dont vous parlez. Mais je n'ai pas compris votre raisonnement avec le triangle BCE. Qu'appelez vous "le segment des milieux" ?


Relation d\'équipollence

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:15

@Verdurin
J'abandonne votre figure trop compliquée, je ne comprends même pas pourquoi Q est le milieu de HI.

Il est évident que (AB) est parallèle à (EF).

Mais je ne vois pas comment utiliser les milieux pour montrer que  (AE) est parallèle à (BF).

Posté par
carpediem
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:32

salut

Ramanujan @ 30-06-2019 à 19:15

je ne comprends même pas pourquoi Q est le milieu de HI.
c'est pourtant de niveau collège ...

H est le milieu de [CD] donc \vec {QH} = \dfrac 1 2 \left( \vec{QC} + \vec {QD} \right)

I est le milieu de [EF] donc \vec {QI} = \dfrac 1 2 \left( \vec{QE} + \vec {QF} \right)

\vec {CD} = \vec {EF} donc Q est le milieu des diagonales [CF] et [DE] (définition de la relation d'équipollence) donc \vec {QC} + \vec {QF} = \vec {QD} + \vec {QE} = \vec 0

donc \vec {QH} + \vec {QI} = ... = \vec 0 \iff Q est le milieu du segment [HI]

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:34

Je me suis appuyée sur la figure de verdurin.
Sur la tienne, utiliser les triangles ADE et BCF.

Posté par
malou Webmaster
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:35

Citation :
c'est pourtant de niveau collège ...

bon, vu que c'est écrit avec des vecteurs, on va dire seconde....

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:38

Bonsoir carpediem,
Si on utilise des vecteurs, autant dire tout de suite

\vec{AB}=\vec{CD} et \vec{CD}=\vec{EF} donc \vec{AB}=\vec{EF}

Posté par
carpediem
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 19:50

malou : certes ... mais cela se faisait au collège ... il fut un temps (tout aussi bien les relation d'équivalence, que la relation d'équipollence qui n'en est qu'un exemple) que les vecteurs ...

Sylvieg : oui et non !!!

j'ai voulu le démontrer avec de la géométrie vectorielle comme on le fait maintenant (sans relation d'équipollence) et d'ailleurs c"est la remarque 2/ du post initial de Ramanujan

mais bon ce n'est pas tout à fait cela non plus mais le principe géométrique est celui-là :

on veut montrer la transitivité donc ce que tu as écrit et on peut le montrer géométriquement avec les milieux et bien sur sans utiliser de vecteurs

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 20:00

Sinon il y a une démonstration « évidente », mais je doute qu'elle plaise.

Les longueurs AB, CD et EF sont égales.
Les droites (AB), (CD) et (EF) sont parallèles.
Les couples (A,B), (CD) et (E,F) dont dans le même sens.

Tout ça par transitivité.

Il est donc clair que (ABFE) est un parallélogramme.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 20:15

verdurin @ 30-06-2019 à 20:00

Sinon il y a une démonstration « évidente », mais je doute qu'elle plaise.

Les longueurs AB, CD et EF sont égales.
Les droites (AB), (CD) et (EF) sont parallèles.
Les couples (A,B), (CD) et (E,F) dont dans le même sens.

Tout ça par transitivité.

Il est donc clair que (ABFE) est un parallélogramme.


C'est plus facile à comprendre mais c'est suffisant d'avoir 2 côtés égaux et parallèles pour avoir un parallélogramme ?

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 20:16

@Sylvieg

J'ai refait une figure en dessinant en rouge les triangles AED et BCF. Mais je ne vois pas comment les utiliser.

Relation d\'équipollence

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 20:48

Dans le triangle BCE on a (BF) (O1O2)
Dans le triangle ADE on a (AE) (O1O2)
D'où (BF) ((AE).

Par ailleurs (AB) (EF).

En fait, j'utilise la transitivité du parallélisme.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 21:14

Merci Sylvieg, j'avais complètement oublié cette propriété des triangle de niveau 4ème

Et sinon pour le point 3), pourquoi on définit un vecteur comme une classe d'équivalence alors qu'une classe est un ensemble ?
J'ai aussi lu dans mon livre qu'on définissait un nombre rationnel comme une classe d'équivalence. Pourquoi alors qu'un rationnel est un nombre et une classe un ensemble ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 21:43

Bonjour
les ensembles sont des éléments comme les autres .... des ensembles dont les éléments sont des ensembles, ça existe, tu connais déjà P(E) ....

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 30-06-19 à 22:19

D'accord merci.

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 22:21

Remarque que les rationnels sont explicitement des ensembles de couples, même dans l'usage courant.
Quand on écrit \frac46=\frac23 on dit que le couple (2;3) est dans la classe d'équivalence du couple (4;6).
Et le rationnel deux-tiers est l'ensemble des couples (2k;3k) avec k entier relatif non nul.

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 22:28

Ramanujan @ 30-06-2019 à 20:15

[ . . . ]
C'est plus facile à comprendre mais c'est est-ce suffisant d'avoir 2 côtés égaux et parallèles pour avoir un parallélogramme ?

Non, c'est pourquoi j'ai rajouté quelque chose sur le « même sens ».

Je rajouterais volontiers une remarque désobligeante.

Posté par
lafol Moderateur
re : Relation d'équipollence 30-06-19 à 22:33

Quand je pense que ramanujan prétendait passer le CAPES .... faudrait peut-être commencer par récupérer un BON niveau de collège avant de t'attaquer à un cours de bac+1, non ?

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 00:19

Oui "le même sens" pour désigner les vecteurs.... Car ABDC est un parallélogramme si et seulement si \vec{AB} = \vec{CD}

Oui Lafol j'ai oublié des propriétés de géométrie du collège, vu qu'on ne fait plus de géométrie au lycée

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 09:01

Bonjour,
Pour conclure, je pense que raisonner avec les milieux est trop compliqué !

verdurin @ 30-06-2019 à 20:00

Sinon il y a une démonstration « évidente », mais je doute qu'elle plaise.

Les longueurs AB, CD et EF sont égales.
Les droites (AB), (CD) et (EF) sont parallèles.
Les couples (A,B), (CD) et (E,F) dont dans le même sens.

Tout ça par transitivité.

Il est donc clair que (ABFE) est un parallélogramme.
Moi, elle me plait

Si on cherche la petite bête, traiter à part le cas A=B ?

Posté par
luzak
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 12:36

Bonjour !
Le but étant de définir un "vecteur" il est clair que toute solution utilisant des \vec{..} n'est pas acceptable, ni des solutions évoquant des translations.

Reste à savoir  ce qui est supposé connu dans le "livre" Ramanujan : que veut dire "plan usuel" ?

Si on admet la propriété des symétries centrales : l'image d'une droite est une droite parallèle (théorème de Thalès) alors la figure "parallélogramme" donne des vecteurs équipollents.

Je préfère éviter de mélanger les longueurs à ce stade. Ou alors les définir (sans utiliser de vecteurs) ce qui n'est pas simple !

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 13:39

Sylvieg @ 01-07-2019 à 09:01

Bonjour,
Pour conclure, je pense que raisonner avec les milieux est trop compliqué !
verdurin @ 30-06-2019 à 20:00

Sinon il y a une démonstration « évidente », mais je doute qu'elle plaise.

Les longueurs AB, CD et EF sont égales.
Les droites (AB), (CD) et (EF) sont parallèles.
Les couples (A,B), (CD) et (E,F) dont dans le même sens.

Tout ça par transitivité.

Il est donc clair que (ABFE) est un parallélogramme.
Moi, elle me plait  

Si on cherche la petite bête, traiter à part le cas  A=B  ?


Que veut dire que (A,B) et (C,D) sont dans le même sens ?

Les définitions données ne parlent pas de sens.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 13:55

Autre chose, il est aussi noté dans mon livre que :

Pour dire que le bipoint (A,B) appartienne à la classe d'équivalence de \vec{u} on écrit : \vec{u} = \vec{AB}

Si l'on privilégie dans le plan un point O que l'on nomme origine, alors pour tout vecteur \vec{u} du plan défini par un de ses représentants  \vec{AB}, il existe un unique point U \in \mathcal{P} tel que :

\vec{u}=\vec{AB}=\vec{OU}


D'où provient l'unicité ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 14:17

Impossible de répondre sans savoir ce que signifie "plan usuel".
Bon, on essaie :
Le point U ne peut être que l'image du point O par une symétrie centrale. Laquelle ?

Posté par
lafol Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 15:46

D'où provient l'unicité ? Alzheimer juvénile ?

verdurin @ 30-06-2019 à 16:47

Bonsoir,
comme les points A , B et C sont donnés on connaît le milieu O de (B ; C).
Le point D est donc tel que O est le milieu de (A ; D).
Il est unique : c'est le symétrique de A par rapport à O.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 17:43

lafol @ 01-07-2019 à 15:46

D'où provient l'unicité ? Alzheimer juvénile ?
verdurin @ 30-06-2019 à 16:47

Bonsoir,
comme les points A , B et C sont donnés on connaît le milieu O de (B ; C).
Le point D est donc tel que O est le milieu de (A ; D).
Il est unique : c'est le symétrique de A par rapport à O.


Un point obtenu à partir d'une symétrie n'est pas unique ?

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 17:47

Sylvieg @ 01-07-2019 à 14:17

Impossible de répondre sans savoir ce que signifie "plan usuel".
Bon, on essaie :
Le point  U ne peut être que l'image du point  O  par une symétrie centrale. Laquelle ?


Je ne vois pas de quelle symétrie vous parlez.

U est l'image de O par la translation de vecteur \vec{u}. Mais l'image d'un point par une translation est-elle unique ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 18:02

Déplace toi dans une pièce réfrigérée. Repose toi, puis fais une figure avec 3 points : O, A et B.
Et cherche un peu le milieu qui peut intervenir.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 18:07

Bon, moi aussi je dois me rafraichir :
Avec   \vec{OU} = \vec{AB} ,
Le point U ne peut être que l'image du point A par une symétrie centrale. Laquelle ?

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 18:20

U est l'image de A par la symétrie centrale de centre le milieu de [OB].

Pourquoi vous revenez toujours aux symétries centrales ? C'est quoi le rapport avec l'unicité du point construit ?

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 18:26

J'y reviens car

Citation :
Plus généralement, lorsque (A,B) et (C,D) sont 2 bipoints quelconques de  \mathcal{P} , on dit que (A,B) est équipollent à (C,D) et on note (A,B) \ \text{Eq} \ (C,D), si les segments [AD] et [BC] ont le même milieu.

Et si tu te concentrais sur un seul fil ?

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 18:47

Ok j'ai une autre question : n'y a-t-il pas une coquille dans le passage suivant ?

Pour dire que le bipoint (A,B) appartienne à la classe d'équivalence de \vec{u} on écrit : \vec{u} = \vec{AB}

Si l'on privilégie dans le plan un point O que l'on nomme origine, alors pour tout vecteur \vec{u} du plan défini par un de ses représentants  \vec{AB}, il existe un unique point U \in \mathcal{P} tel que :

\vec{u}=\vec{AB}=\vec{OU}


On a défini les vecteurs comme une classe d'équivalence. Pourquoi on parle de la classe d'équivalence de \vec{u} ? Pourquoi on parle d'un de ses représentants \vec{AB} ?
Un représentant est un élément de la classe pas la classe elle même.

Je ne comprends pas cette confusion entre classe et élément de la classe dans ce passage

Posté par
verdurin
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 21:40

Bonsoir,
il y a effectivement une erreur.
Le vecteur \vec{u} est une classe d'équivalence et si (A,B)\in\vec{u} on note aussi \vec{AB} cette classe.

Citation :
Pour dire que le bipoint (A,B) appartienne à la classe d'équivalence de \vec{u} on écrit : \vec{u} = \vec{AB}
Le « de » en rouge est à supprimer.

Posté par
lionel52
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 21:46

Y a pas d'erreur, c'est juste que Ramanujan ne sait pas lire.


Relation d\'équipollence

Posté par
lafol Moderateur
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 21:52

On peut remarquer aussi que le fameux livre sait conjuguer "appartenir", contrairement à ce qu'on aurait pu penser en lisant ce que Ramanujan croyait y avoir vu .....

Posté par
lionel52
re : Relation d'équipollence 01-07-19 à 21:57

En vrai ça prouve qu'il écrit ses énoncés sur le forum avant de les lire, et que quand il relit, il relit l'énoncé plein de fautes qu'il a posté sur le forum

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 01-07-19 à 23:49

Excusez-moi pour cette erreur mais dans le passage suivant : "l'un de ses représentants \vec{AB}" je vois une coquille.

\vec{AB} est une classe par un représentant

Posté par
lefou666
re : Relation d'équipollence 02-07-19 à 00:01

Ramanujan à 23:49: N'importe quoi.

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 02-07-19 à 00:54

N'importe quoi c'est-à-dire ?

Posté par Profil Ramanujanre : Relation d'équipollence 02-07-19 à 10:48

Personne ne voit cette erreur dont je viens de parler ?

Posté par
carpediem
re : Relation d'équipollence 02-07-19 à 13:24

n'écris-tu pas que 2 \equiv 4  [2] ? vu que cl(2) = cl(4) ...

Posté par
ThierryPoma
re : Relation d'équipollence 02-07-19 à 18:25

Bonjour,

La relation

(A,\,B)\in\mathcal{P}\times\mathcal{P}\mbox{ et }(C,\,D)\in\mathcal{P}\times\mathcal{P}\mbox{ et }\mbox{mil}[AD]=\mbox{mil}[BC]

définit sur \mathcal{P}\times\mathcal{P} (et en aucun cas sur \mathcal{P} !) une relation d'équivalence, notée \sim. Considérons alors l'ensemble quotient \dfrac{\mathcal{P}\times\mathcal{P}}{\sim}, ainsi que la surjection canonique \pi:\mathcal{P}\times\mathcal{P}\to\dfrac{\mathcal{P}\times\mathcal{P}}{\sim}. C'est alors que, pour tout élément \overrightarrow{u}  de \dfrac{\mathcal{P}\times\mathcal{P}}{\sim}, la fibre de \pi au dessus de \overrightarrow{u}, i.e.

\pi^{-1}\left(\left\{\overrightarrow{u}\right\}\right)=\left\{\begin{array}{c|c}(A,\,B)&(A,\,B)\in\mathcal{P}\times\mathcal{P}\mbox{ et }\overrightarrow{u}=\pi((A,\,B))\end{array}\right\}

se compose de tous les représentants de \overrightarrow{u} dans \mathcal{P}\times\mathcal{P} modulo \sim.

Il serait bien maintenant de construire (si cela est possible !) les lois quotients (interne et externe) sur \dfrac{\mathcal{P}\times\mathcal{P}}{\sim} de manière à le munir d'une espèce de structure d'espace vectoriel, disons sur \R.

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