Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/GeometryUnreviewed

À la recherche d’un triangle

by FiniteField·
43
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

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  1. 110First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 1125Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 2650Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 5170Advanced / graduateAvancé / master
  5. 7190Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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On considère 33 droites concourantes du plan R2\mathbb{R}^{2}. Expliquer comment construire un triangle non trivial dont ces trois droites sont les médiatrices.

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  1. Exercice du TD de géométrie affine d'une de mes étudiantes de M1.
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Solution by FiniteField

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On pose D1,D2,D3D_{1},D_{2},D_{3} les trois droites et s1,s2,s3s_{1},s_{2},s_{3} les trois symétries orthogonales correspondantes et OO l’intersection des trois droites. L’application s0=s1s2s3s_{0}=s_{1}\circ s_{2}\circ s_{3} est une isométrie du plan affine par composition d’isométrie et son déterminant (de sa partie linéaire) est det(s0)=(1)3=1.\det(s_{0})=(-1)^{3}=-1. Il s’agit donc d’une isométrie indirecte donc d’une symétrie. On note D0D_{0} son axe de symétrie et x3x_{3} un point quelconque de D0D_{0} distinct de l’intersection commune aux 44 droites. On pose alors x2=s3(x3),x1=s2(x2)x_{2}=s_{3}(x_{3}),x_{1}=s_{2}(x_{2}) de telle sorte que s1(x1)=s1(s2(s3(x3)))=x3s_{1}(x_{1})=s_{1}(s_{2}(s_{3}(x_{3})))=x_{3} donc D1D_{1} est la médiatrice de [x1,x3][x_{1},x_{3}] et, de même, D2D_{2} est la médiatrice de [x1,x2][x_{1},x_{2}] et D3D_{3} la médiatrice de [x2,x3].[x_{2},x_{3}].
Il ne reste plus qu’à déterminer un point de D0D_{0} pour pouvoir tracer D0D_{0} pour cela considérons un point yy quelconque de R2\mathbb{R}^{2} distinct du point d’intersection commun.

  • Si s0(y)=ys_{0}(y)=y alors (Oy)=D0.(Oy)=D_{0}.
  • Sinon D0D_{0} est la médiatrice [y,s0(y)].[y,s_{0}(y)].

Une fois D0D_{0} construite il ne nous reste plus qu’à prendre x3x_{3} dessus puis construire ses symétriques par rapport aux deux droites et on a notre triangle.

Lien vers une construction geogebra interractive (je n’arrive pas à comprendre comment JSXGraph fonctionne désolé !!) :
https://www.geogebra.org/calculator/x7s6xtfn

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