Triangle d'aire maximale

Bonsoir,

On cherche les triangles $ABC$ d'aire maximale inscrits dans le cercle centré à l'origine et de rayon $1$.On peut toujours supposer que $A$ et $B$ sont sur une droite parallèle à l'axe $(O,\vec{i})$

1/ Déterminer les triangles d'aire maximale pour lesquels $A$ et $B$ sont sur une droite d'équation $Y=y$ où $y \in [-1,1]$. On notera $f(y)$ cette aire.
2/ Conclure.


J'ai écris $A(x_A,y)$ $B(x_B,y)$ et $C(x_C,z)$.

L'aire du triangle $ABC$ vaut $\mathcal A=\dfrac{AB \times CH}{2}$ avec $H$ projeté orthogonale de $C$ sur $(AB)$.

Je trouve $AB=|x_B-x_A|$ et $AC=|x_C-x_A|$

On sait que $A,B \in \mathcal C(0,1)$ donc $x_A ^2+y^2=1$ et $x_B ^2+y^2=1$

On en déduit : $x_A= \pm \sqrt{1-y^2}$ et $x_B= \pm \sqrt{1-y^2}$

Or $x_A \ne x_B$ donc $AB=2 \sqrt{1-y^2}$

Mais je bloque pour exprimer $CH$ en fonction de y :-S

Réponses

  • Niveau 1ère OShine.
    Donc essaie de chercher un peu. Ce que tu écris pour $AC$ ne te gêne pas?
  • C'est faux ce que j'ai écrit pour $AC$ mais je n'utilise pas $AC$ pour calculer l'aire.
    C'est la hauteur $CH$ qu'il me faut mais je ne vois pas comment la trouver.
  • Tas fait un dessin? C'est quand meme pas dur de trouver CH tu le lis quasi sur le graphique
  • Merci Noobey.

    En effet, comme $C(x_C,z)$ et $H(x_C,y)$ j'obtiens $CH=\sqrt{(z-y)^2}=|z-y|$

    Donc $\mathcal A = \sqrt{1-y^2} |z-y|$

    Et c'est là le point qui me pose des difficultés. Comment rendre l'air maximale alors qu'elle dépend de 2 variables $y$ et $z$ :-S
  • Tu as pas compris la question relis la. y est fixé dans la question 1.
  • Il n'y a pas besoin de la lettre z. Et l'aire ne dépend pas de y. (lecture trop rapide)
  • D'accord.

    $\forall z \in [-1,1] \ |z-y| \leq |z|+|y| \leq 1+ |y|$ car $z$ est à une distance inférieure à 1 de l'origine.

    Mais je n'arrive pas à montrer que l'inégalité est atteinte.

    Je veux résoudre $|z-y|=1+|y|$ avec $y$ fixé et $z \in [-1,1]$

    Je ne vois pas comment faire...
  • Tu fais des étapes au hasard et tu veux montrer un truc faux.

    Fais un dessin...
  • Sais-tu seulement ce que tu demandes? J’ai l’impression que tu lis les corrections petit à petit sans faire d’efforts.
    Comme @noobey te l’a suggéré, peux-tu faire un dessin? Place $AB$ à une hauteur $y\geq 0$. Où placer $C$ pour obtenir que la distance $CH$ soit maximale?(puisque c’est d’abord cela qu’on veut maximiser n’est-ce pas? Autrement dit, savoir si tes « inégalités sont atteintes » comme tu dis).
    Ensuite, tes souvenirs de 1S(non?)
  • @Noobey
    Pourquoi vous dites que c'est faux alors que c'est ce qui est écrit dans le corrigé ?

    J'ai fait un dessin depuis le départ, je ne vois pas comment rendre $CH$ maximale il y a une infinité de positions possibles. Pourquoi ne pas le faire par le calcul ?
  • « J'ai fait un dessin depuis le départ, je ne vois pas comment rendre CH maximale il y a une infinité de positions possibles. »
    ::o::o
  • Peux-tu scanner ton dessin?
  • Et donc tu as besoin de faire du calcul pour voir le point qui maximise l'aire? :o
  • Il suffit de prendre $z=-1$
    Mais j'obtiens alors $f(y)=\sqrt{1-y^2} |y-1|$

    Alors que le corrigé donne un un résultat différent et en plus je comprends rien au raisonnement du livre :-(

    Puisque $z \in [-1,1] \ |z-y|\leq 1+|y|$ inégalité atteinte en $1$ ou $-1$ selon de le signe de $y$. Il s'en suit que : $f(y)=(1+|y|) \sqrt{1-y^2}$
  • Oui ca depend si tu mets A et B en haut ou en bas mais en vrai on s'en fout si déjà ils prennent l'axe Ox parallèle à (AB) ils auraient aussi pu supposer y > 0...

    D'ailleurs encore une faute de calcul bidon de ta part mais bon tu disais sur l'autre topic que tu te trouvais fort en calcul...
  • Ok vous avez raison soit $z=1$ soit $z=-1$. Mais comment le démontrer ?

    $z \in [-1,1] \ |z-y|\leq 1+|y|$ inégalité atteinte en $1$ ou $-1$ selon de le signe de $y$. Il s'en suit que : $f(y)=(1+|y|) \sqrt{1-y^2}$

    Car je n'ai toujours pas compris comment montrer que l'inégalité est atteinte en $1$ et $-1$
  • L'aire d'un triangle, c'est $ Aire = \frac{Base * Hauteur}{2}$

    Quand la longueur de la base est fixée, cette aire est donc maximale quand la hauteur est maximale. Donc quand H est tout en haut (ou tout en bas si le triangle a la pointe en bas).
    Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
  • Oui je vois mais pourriez vous m'expliquer l'inégalité triangulaire atteinte SVP ?
  • Si on suppose que $y\leq 0$(resp. $y\geq 0$), il suffit que $z=1$(resp. $z=-1$) pour obtenir l’égalité. Dans ce cas le majorant(c’est bien une constante ici puisque $y$ est fixé pour la n-ième fois) est le max.
    Mais encore une fois, le dessin permet (très) facilement de le voir...
  • Si y est positif tu remplaces z par -1 et oh miracle l'inégalité est vérifiée incroyable
  • Merci bien j'ai enfin compris !

    Mais je préfère la méthode graphique.

    L'étude de la fonction ne pose pas de difficulté pour la suite, on trouve que le maximum est atteint en $y=\dfrac{-1}{2}$ et $y=\dfrac{1}{2}$.
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