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.
1–10First steps / middle schoolPremiers pas / collège
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Three surveillance cameras A, B and C are installed to monitor a triangular restricted area. What is the point M inside ABC that gets the minimal exposure from these three cameras ? Here we define the exposure as the inverse of the product of distances from the cameras.
On identifie les points A, B et C à leurs affixes complexes a, b et c. Le point M, d’affixe z, minimise l’exposition définie par (∣z−a∣∣z−b∣∣z−c∣)−1. Autrement dit, M maximise ∣z−a∣∣z−b∣∣z−c∣ et puisque la fonction x↦ln(x2) est croissante sur R+, M maximise aussi ln∣z−a∣2+ln∣z−b∣2+ln∣z−c∣2. En mettant la dérivée de cette dernière quantité à zéro, on obtient la condition ∣z−a∣2z−a+∣z−b∣2z−b+∣z−c∣2z−c=0.En utilisant le fait que ∣z∣2=zˉz, cette condition se réécrit z−a1+z−b1+z−c1=0,où on a pris la partie conjuguée. On reconnaît la dérivée logarithmique du polynôme P(z)=(z−a)(z−b)(z−c). La condition se réécrit P′(z)/P(z)=0, donc z est une racine de P′. Dans le cas général, il y a donc deux points qui minimisent l’exposition. D’après le théorème de Marden, ces deux points sont les foyers de l’ellipse de Steiner inscrite au triangle ABC. Le calcul de P′ donne 3z2−2(a+b+c)z+(bc+ac+ab), donc z est de la forme z=3a+b+c±(a2+b2+c2)−(bc+ac+ab).