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Agreg interne 328

Bonjour à tous,

328 : exemples d'utilisation de transformations en géométrie

J'ai pensé aux inversions avec le théorème de Ptolémée, les isométries du cube, homothéties et Ménélaüs.
Qu'en pensez-vous ?
Des idées (pas trop compliquées et avec des références) ?

Merci par avance

Réponses

  • La question des isométries du cube, c'est la présentation de la liste exhaustive de ces isométries, et la structure du groupe, et ceci me semble bien long pour un oral, même s'il y a des aficionados de $\mathfrak S_4$. Ce n'est pas un exemple d'utilisation des transformations.
    Moi je penserais plutôt à des problèmes classiques de géométrie, qu'on résout par des transformations, l'inversion d'accord si elle est au programme et pour faire plaisir à pappus, mais aussi les isométries et similitudes. Il y a pas mal de problèmes d'extremums ou de constructions.
    On y reviendra si tu es d'accord.
    Bon courage.
    Fr. Ch.
  • Comme classiques, tu as :
    • Déterminer le chemin pris par un rayon lumineux qui se reflète sur un miroir (niveau collège),
    • Le théorème de Napoléon (avec des rotations, niveau lycée).
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • J'ai honte de poser un truc simple sous l’œil des maîtres en géométrie, mais on n'est pas obligé de se situer à leur niveau, alors j'ose le petit exo suivant.Étant donnés trois cercles concentriques, construire un triangle équilatéral qui a un sommet sur chacun d'eux et dire à quelle condition c'est possible.Bon si c'est trop simple, je n'ai rien dit.
  • Vu le titre de la leçon, je regarde dans ma bibliothèque et je trouve :
    Geometric transformations, volume I à IV, de I.M. Yaglom, publié par la MAA.

    Ce serait mon premier choix de référence (pour ne pas dire le seul) si je devais présenter cette leçon.
  • Bonsoir,

    Chaurien, je connais pas mal de mes anciens collègues qui ne sauraient pas faire ton exo, aussi bien certifiés qu'agrégés.
    La géométrie n'est tout simplement plus à la mode.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Ahh, merci mon cher Rescassol, me voici rassuré. J'avais vu ça pour mon CAPES, il y aura bientôt 50 ans...
  • Bonsoir,

    Pour cet exercice (proposé par Chaurien), on utilise donc des transformations ?
    J’ai gribouillé quelques calculs dans un repère cartésien où chaque cercle est de centre (0;0) et où le plus grand cercle est de rayon 1.
    J’ai même choisi, quitte à appliquer une rotation (ha ! on rentre timidement dans le sujet), le point de coordonnées (1;0) pour le sommet du triangle sous réserve d’existence.


    Mes idées naïves sont-elles bonnes ?

    Cordialement
  • Il n'y a rien dans le programme de maths sup ou maths spé qui correspond à cette leçon ?
  • Bonsoir,

    Ben, on prend un point sur un premier cercle, on fait tourner un second cercle, on regarde où ça coupe le troisième, on tourne dans l'autre sens, on s'assoit et on discute.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Pour prolonger l'exercice sur les rayons lumineux, il y a les billards et les questions d'optimisation (en général minimisation de trajectoire, comme c'est le cas de la lumière).

    Attention au fait que l'introduction de transformations apporte souvent une solution parmi beaucoup d'autres aux problèmes les plus classiques ou les plus connus. Comparer (au moins) deux méthodes pour un même exercice peut être apprécié. Et s'attendre à ce genre de question de la part du jury...
  • Pas besoin de repère. Dès qu'il y a de l'équilatéral, penser à la rotation.
  • Encore un classique qu’on peut résoudre avec une transformation :
    forum_416434_1.gif
    Attention, il peut se résoudre dès la cinquième de manière élémentaire.

    [Selon http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?6,1955342,1956362#msg-1956362 Il faut montrer que les points A,I,L sont alignés. AD]
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Bonjour,

    Il suffit de savoir que la somme des angles d'un triangle est de 180°.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Oui. On peut encore utiliser les coordonnées (vecteurs colinéaires, équation de droite).
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            -- Schnoebelen, Philippe
  • Au niveau des transformations, on peut rien faire avec les nombres complexes ?
  • Bonjour,

    Bien sûr que si, pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ?

    Cordialement,

    Rescassol
  • nicolas.patrois a écrit:
    Encore un classique qu’on peut résoudre avec une transformation :

    Mais qu'est-ce qu'il faut résoudre ?

  • Bonjour,

    Il faut montrer que les points $A,I,L$ sont alignés.

    Cordialement,

    Rescassol
  • C'est typique de ce que j'ai dit dans mon message précédent, et que le rapport du jury mentionne : attention à un exercice proposé qu'on pourrait résoudre de façon quasi triviale (le rapport dit quelque chose du genre : "de tête en cinq minutes"). Il faut justifier la méthode "compliquée" qu'on propose...
  • Il faut je pense glisser dans l’introduction (mais pas en exercice en tant que tel) le résultat lié à la symétrie axiale (c’est donc dans le sujet) : le chemin le plus court en partant de A en allant toucher la droite $D$ et en revenant sur le point B (qui est dans le même demi-plan que A).
    La solution : on considère B’, symétrique de B par rapport à $D$, puis considérer $AB’$ etc...
  • On avait vu le problème de Nicolas.Patrois il y a quelques années, les 8 segments matérialisés par des allumettes.
    Mais je ne vois pas comment le traiter avec une transformation ponctuelle.
  • Je l’avais vu stagiaire ou capésitif, je ne sais plus. De mémoire, il y avait quelques points en plus.
    Algebraic symbols are used when you do not know what you are talking about.
            -- Schnoebelen, Philippe
  • Voilà où j'en suis pour la 328 :

    rotation et théorème de Napoléon et point de Fermat-Toricelli
    inversion et théorème de Ptolémée
    homothétie et Menelaüs dans l'espace

    Je travaille parallèlement sur la leçon 330 angles et distances en dim 2 et 3.
    Je pense à :
    caractérisation de la cocyclicité et théorème de Ptolémée
    rotation et théorème de Napoléon et point de Fermat-Toricelli
    homothétie et Menelaüs dans l'espace


    Qu'en dites-vous ?
    Des idées d'exercices avec des références susceptibles d'être dans ma bibliothèque d'agrégatif (les autres bibliothèques étant fermées...).
    Merci par avance
  • Et tu peux en plus coupler tout cela avec une leçon du genre "utilisation des nombres complexes en géométrie".

    Ne connaissant pas ta bibliothèque, ça ne va pas aider pour donner des références. Je redonne celle que j'ai déjà donnée et j'en ajoute d'autres :

    Geometric transformations, volume I à IV, de I.M. Yaglom, publié par la MAA.

    Complex Numbers and Geometry de Liang-shin Hahn, publié par la MAA.

    Geometry Revisited de Coxeter et Greitzer, MAA (il existe une version française Redécouvrons la géométrie, publiée par Jacques Gabay)

    Complex Numbers from A to ... Z de Titu Andreescu, Birkhauser
  • Eric vous êtes courageux pour étudier dans des livres en anglais. Les mathématiques sont déjà assez difficiles comme ça en français ::o
  • Bonjour,

    OShine, pas besoin de courage pour ça, beaucoup de scientifiques lisent l'anglais.
    Moi même, je ne le parle pas très bien, mais je le lis à peu près couramment, tant qu'il s'agit de mathématiques ou d'informatique.
    C'est une obligation quand on voit la quantité de documents écrits dans cette langue.
    Je ne sais pas si c'est vrai ou une légende, on m'avait dit que Jean Dieudonné avait d'abord écrit son cours d'analyse (en 9 tomes) en anglais avant de le traduire des années plus tard en français.

    Cordialement,

    Rescassol

    Edit: Je possède d'ailleurs les livres cités par Éric, ce sont des classiques.
  • Moi aussi je prépare l'interne et quand j'ai vu qu'Éric avait mis des références, je me suis précipité dessus. Je vois la préparation comme le moment d'aller chercher des références qui sortent de l'ordinaire. C'est un boulot énorme mais Éric nous fait gagner un temps fou et nous dépose ça sur un plateau dans chacun de ses posts relatifs à l'agrég. Merci à lui.
    J'ajouterai que mon niveau d'anglais est catastrophique, proche de 0, mais pour lire des maths ce n'est pas trop gênant, c'est un peu tout le temps les mêmes mots qui reviennent.
    Je suis donc allé voir le Yaglom, ce livre est génial, c'est même dur de choisir un problème... Parfait pour toutes les leçons de géométrie.
    Et j'ai commencé à regarder la dernière référence sur les nombres complexes et ça me plaît bien, je cherchais la démonstration du théorème de Morley avec les complexes et elle y est...
  • @OShine : c'est une question d'habitude. Il y a longtemps, j'ai décidé d’appendre l'anglais et pour cela, j'ai beaucoup lu.

    @Rescassol : si je me souviens bien, au début du premier tome des Eléments d'analyse de Dieudonné, il est écrit qu'il s'agit de la version française d'un bouquin d'abord publié en anglais.

    @rimf84 : la démonstration de Morley par les complexes version Andreescu (qui est en fait une démonstration due à Connes), j'y regarderais à deux fois. Je l'avais faite à la main il y a quelques années et j'y avais trouvé un bug. Ce n'est vraiment pas ce que je prendrais dans le Andreescu sur les complexes. Je préfère sur ce point ce que fait Hahn. Il va au bout des choses et traite toutes les combinaisons de trissectrices et toutes les configurations de Morley (en n'utilisant que les complexes).
  • Ok merci, je ne l'avais pas faite encore, j'ai juste vu qu'elle y était. Du coup je vais regarder Hahn.
  • Bonsoir,

    J'avais transformé cette démonstration de A.Connes en un DM pour mes TS il y a un certain temps, en rajoutant suffisamment de sous-questions, ça leur avait plu.
    Je ne m'étendrai pas sur les TS d'aujourd'hui, sniff !!....

    Cordialement,

    Rescassol
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