Ivan Shishkin, Rye (1878)

Problems/Geometry

Quand des parallèles révèlent des angles

by goldfinch·
20
Difficulty scaleÉchelle de difficulté

This score reflects both the level of the required concepts and the difficulty of the solution.Ce score tient compte à la fois du niveau des notions nécessaires et de la difficulté de la résolution.

  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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Soit une ligne droite (EF)(EF) coupant deux lignes droites parallèles (AB)(AB) et (CD)(CD).

  1. Montrer que AGH^=GHD^\bf \widehat {AGH}=\widehat {GHD}

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  1. Montrer que EGB^=GHD^\bf \widehat {EGB}=\widehat {GHD}

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  1. Montrer que la sommes des mesures de AGH^\bf \widehat {AGH} et GHC^\bf \widehat {GHC} est égale à la somme des mesures de deux angles droits.

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References

  1. Euclide — Éléments
Details

Livre 1 - Proposition 29

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Solutions

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Solution by goldfinch

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  1. il s’agit de montrer l’égalité AGH^=GHD^\bf \widehat {AGH}=\widehat {GHD}. Pour cela, nous allons montrer l’impossibilité des deux hypothèses AGH^<GHD^\bf \widehat {AGH}<\widehat {GHD} et AGH^>GHD^\bf \widehat {AGH}>\widehat {GHD}

Si, par exemple, on suppose AGH^<GHD^\bf \widehat {AGH}<\widehat {GHD}, alors on aura aussi AGH^+GHC^<GHD^+GHC^\bf \widehat {AGH}+\widehat {GHC}<\widehat {GHD}+\widehat {GHC} (1).

Or GHD^\bf \widehat {GHD} et GHC^\bf \widehat {GHC}, qui sont deux angles adjacents et supplémentaires ont la somme des mesures de leurs angles qui est égale à la somme de deux angles droits (Pour la démonstration de ce point, voir le problème Une droite placée sur une autre... et les angles ?).
Par conséquent, avec (1), on pourra dire que la somme des mesures des deux angles AGH^\bf \widehat {AGH} et GHC^\bf \widehat {GHC} sera inférieure à la somme de deux angles droits.

Or le 5eˋme postulat d’Euclide\textbf {5ème postulat d’Euclide} nous dit que : "Si une ligne droite tombant sur deux autres lignes droites fait les angles intérieurs d’un même côté plus petits que deux droits, ces lignes, étant prolongées à l’infini, se rencontreront du côté où les angles sont plus petits que deux droits".
Pour notre configuration, nous pouvons en déduire que les deux droites (AB)(AB) et (CD)(CD) auront donc un point d’intersection, ce qui est en contradiction avec l’hypothèse de parallélisme.

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Le traitement du cas AGH^>GHD^\bf \widehat {AGH}>\widehat {GHD} est identique à celui du cas précédent en considérant dans le 5ème postulat d’Euclide les angles intérieurs situés de l’autre côté.

  1. Il s’agit de montrer l’égalité EGB^=GHD^\bf \widehat {EGB}=\widehat {GHD}.

La partie 1. ci-dessus a démontré que AGH^=GHD^\bf \widehat {AGH}=\widehat {GHD}.

Par ailleurs, les angles opposés au sommet EGB^\bf \widehat {EGB} et AGH^\bf \widehat {AGH} sont égaux (pour la démonstration de ce point, voir le problème Deux droites se coupent... que font les angles opposés ?), donc nous en concluons que EGB^=GHD^\bf \widehat {EGB}=\widehat {GHD}, ce qu’il fallait démontrer.

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  1. Il s’agit de montrer que la sommes des mesures de AGH^\bf \widehat {AGH} et GHC^\bf \widehat {GHC} est égale à la somme des mesures de deux angles droits.

Dans le cas contraire, nous serions dans la configuration du 5eˋme postulat d’Euclide\textbf {5ème postulat d’Euclide} qui stipule que dans ce cas les droites (AB)(AB) et (CD)(CD) se couperaient, ce qui est en contradiction avec l’hypothèse du parallélisme.

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