Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Geometry

Deux angles et un côté suffisent-ils pour définir un triangle ?

by goldfinch·
20
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

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  1. 1–10First steps / middle schoolPremiers pas / collège
  2. 11–25Beginner / high schoolDébutant / lycée
  3. 26–50Intermediate / undergraduateIntermédiaire / licence
  4. 51–70Advanced / graduateAvancé / master
  5. 71–90Expert / specializedExpert / spécialisé
  6. 91–100Research levelNiveau recherche
These levels are approximate guides.Ces niveaux sont des repères approximatifs.
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Français

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Soient deux triangles ABCABC et DEFDEF qui ont deux angles respectivement égaux. Supposons de plus qu’ils ont un côté correspondant de même longueur, soit celui compris entre les deux angles correspondants, soit un côté opposé aux deux angles correspondants.

Montrer que les deux triangles sont égaux.

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References

  1. Euclide — Éléments
Details

Livre 1 - Proposition 26

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Solutions

1
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Solution by goldfinch

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Nous allons considérer deux configurations différentes, la première pour laquelle le côté de longueur égale est celui portant les deux angles égaux un à un, et la seconde pour laquelle le côté de longueur égale n’est pas le côté portant les angles égaux un à un.

  1. Premieˋre configuration\textbf{Première configuration} : ABC^=DEF^\widehat {ABC}=\widehat {DEF} et BCA^=EFD^\widehat {BCA}=\widehat {EFD} et BC=EFBC=EF

Effectuons un raisonnement par l’absurde, en supposant que BA>EDBA>ED.

Construisons alors le point GG sur ABAB tel que BG=EDBG=ED (pour cette construction, voir le problème Comment reporter une longueur en un point).

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Considérons maintenant les deux triangles BGCBGC et EDFEDF. Ils ont deux côtés égaux deux à deux BG=EDBG=ED par construction et BC=EFBC=EF par hypothèse, et un angle égal ABC^=DEF^\widehat {ABC}=\widehat {DEF} . Ceci permet de conclure à l’égalité des deux triangles, de tous les côtés un à un et de tous les angles un à un (pour la démonstration de ce point, voir problème Deux côtés avec leur angle suffisent-ils pour le triangle ?. Nous en concluons donc en particulier que BCG^=EFD^=BCA^\bf\widehat {BCG}=\widehat {EFD}=\widehat {BCA}.

Mais l’angle BCG^\widehat {BCG} est une partie de BCA^\widehat {BCA} donc : BCG^<BCA^\bf\widehat {BCG}<\widehat {BCA} , ce qui est incompatible avec l’égalité exprimée ci-dessus.

  1. Deuxieˋme configuration\textbf{Deuxième configuration} : ABC^=DEF^\widehat {ABC}=\widehat {DEF} et BCA^=EFD^\widehat {BCA}=\widehat {EFD} et BA=EDBA=ED (l’autre configuration où AC=DFAC=DF pourra être traitée exactement de la même façon)

Effectuons là aussi un raisonnement par l’absurde, en supposant que BC>EF.

Construisons le point HH sur BCBC tel que BH=EFBH=EF.

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Considérons maintenant les deux triangles ABHABH et DEFDEF. Ils ont deux côtés égaux deux à deux BA=EDBA=ED par hypothèse et BH=EFBH=EF par construction, et un angle égal ABC^=DEF^\widehat {ABC}=\widehat {DEF} . Ceci permet de conclure à l’égalité des deux triangles, de tous les côtés et de tous les angles. Nous en concluons donc en particulier que BHA^=EFD^=BCA^\bf\widehat {BHA}=\widehat {EFD}=\widehat {BCA}.

Considérons maintenant le petit triangle AHC. Nous pouvons montrer que l’angle BHA^\widehat {BHA} , qui est extérieur au triangle AHC, est toujours plus grand que l’angle à l’opposé BCA^\widehat {BCA} (pour la démonstration de ce point, voir problème Un côté du triangle se prolonge... et l’angle extérieur ? ), donc BHA^>BCA^\bf\widehat {BHA}>\widehat {BCA} . Cette inégalité est incompatible avec l’égalité exprimée précédemment.

Conclusion\textbf{Conclusion} : pour les deux configurations, nous avons constaté une contradiction, donc les deux triangles sont bien identiques, en considérant tous les côtés un à un et tous les angles un à un.

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