triangles équilatéraux homologiques

Bonjour.
Merci de m'aider à avancer sur ce petit sujet.
Trois droites concourantes sur les quelles ont veut inscrire des triangles équilatéraux.
A partir du point a sur une droite, en faisant tourner une des autres droites de 60° on obtient un point sur une autre droite, puis par une rotation inverse le troisième point (voir dessin). Comme on peut choisir la première droite que l'on fait tourner, on obtient à partir de a deux triangles équilatéraux homologiques.
Tous les triangles équilatéraux inscrits dans ces trois droites sont homothétiques de l'un de ces deux triangles.
Je n'arrive pas à prouver que leurs centres de gravite sont alignés avec le cette d'homologie...
C'est facile quand les trois droites sont parallèles.
Amateur

Réponses

  • Bonsoir Amateur
    Le problème est le suivant:
    On se donne un point $\Omega$, une similitude indirecte de centre $O$ et d'axe $D$.
    On cherche le lieu des points $M$ tels que les points $\Omega$, $M$ et $M'=s(M)$ soient alignés.
    La réponse est la suivante:
    Le lieu demandé est l'hyperbole équilatère $\mathcal H$ passant les points $O$, $\Omega$, $\Omega'=s^{-1}(\Omega)$ et dont les directions asymptotiques sont $D$ et $D^{\perp}$.
    Dans ton cas particulier, les points $A$, $B$, $C$ appartiennent par définition à cette hyperbole, donc aussi son centre qui est l'orthocentre du triangle $ABC$ puisque $ABC$ est équilatéral, à cause de la défunte propriété autrefois fort connue: si un triangle est inscrit dans une hyperbole équilatère, son orthocentre appartient aussi à cette hyperbole.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
    PS
    Serais-tu le roi des roteurs?
  • Merci de m'avoir répondu avec tant de précision.
    Encore une fois je vois que j'ai mal exposé mon problème.

    On se donne les trois droites concourantes en O.
    On cherche "des" triangles équilatéraux dont les sommets soient situés sur les trois droites.(le mot "inscrit" est sans doute fautif dans ce cas ?)
    Je trouve (ou crois trouver) deux séries de triangles homothétiques, dont les modèles sont les deux triangles de même sommet a qui figurent à droite de la figure.
    Je n'arrive pas à montrer que les centres de gravité de tous ces triangles sont alignés.
    Je vois bien que les deux triangles de sommet a sont semblables, mais je cale ensuite...
  • Bonjour

    Soient $a,b,c$, trois complexes de modules $1$, donc $\overline{a}=\dfrac{1}{a}$ et permutation circulaire.
    Tes triangles équilatéraux sont $A(ua),B(vb),C(wc)$, avec $u,v,w$ réels vérifiant $ua+jvb+j^2wc=0$ pour une des deux familles.
    On a un système linéaire homogène en $u,v,w$ avec l'équation conjuguée $u\dfrac{1}{a}+j^2v\dfrac{1}{b}+jw\dfrac{1}{c}=0$.
    Tu peux résoudre et exprimer par exemple $v$ et $w$ en fonction de $u$.
    D'autre part le centre de gravité est $G(g)$ avec $g=\dfrac{ua+vb+wc}{3}$.
    Tu reportes ce qu'il faut là où il faut et tu obtiens $g$ qui s'exprime sous la forme d'une équation paramétrique de droite.
    Tu fais la même chose pour l'autre famille.
    Je te laisse faire les calculs.

    Cordialement,
    Rescassol

    PS: $j=e^{\tfrac{2i\pi}{3}}$.
  • Mon cher Amateur
    Même si tu en doutes, j'ai vraiment montré que ces centres de gravité étaient alignés.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • alors je vais me plonger mieux dedans, merci en tout cas.
  • Mon cher Amateur
    J'ai même démontré le théorème plus général suivant
    Soient $ABC$ et $A'B'C'$ deux triangles, (pas forcément équilatéraux), qui sont indirectement semblables et en homologie par rapport à un point $\Omega$, alors leurs orthocentres $H$ et $H'$ sont aussi alignés avec $\Omega$.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour Amateur
    En fait ta formulation de ce problème était assez obscure.
    Tout s'éclaircit quand on utilise les similitudes indirectes mais comme les similitudes et en particulier les similitudes indirectes ont disparu de notre culture, il t'était difficile d'avoir un énoncé clair.
    La preuve de l'existence de cette hyperbole équilatère est aussi pratiquement impossible à écrire aujourd'hui dans le cadre de nos programmes.
    Si Newton en avait su autant sur les coniques que nos agrégatifs actuels, il n'aurait jamais trouvé la théorie de la gravitation en 1687!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Newton, Pappus, Desargues, Laguerre, Poncelet, Steiner, Lemoyne, Pascal, Brianchon, Chasles...
    Sans guide (voir une vieille conversation) je picore sur les traces oubliées des "coniqueurs". Je sais que l'orthocentre d'un triangle etc...
    Ceci dit, mais je ne veux pas vous relancer avant d'avoir vraiment essayé de comprendre votre solution, mon point de départ ce sont trois droites données, concourantes en O, puis les triangles équilatèraux qu'on peut y inscrire: il y en a deux "modèles", puis les centres de gravité des deux modèles, qui ont bien l'air alignés. La solution de Rescassol est trop bien, je cherche quelquechose à base d'homographies. Mais avant, je dois bien comprendre la place de la similitude et de l'hyperbole dans votre solution. Je vais m'y mettre...merci encore
  • Mon cher Amateur
    La situation est pourtant simple. Prends deux triangles équilatéraux $ABC$ et $A'B'C'$ tels que les droites $\ell_a=AA'$, $\ell_b=BB'$, $\ell_c=CC'$ soient concourantes en un point $O$.
    Deux triangles équilatéraux $ABC$ et $A'B'C'$ sont toujours semblables puisqu'ils ont les mêmes angles.
    Soit ils le sont directement soit ils le sont indirectement, d'où deux familles de triangles équilatéraux inscrits dans les droites $\ell_a$, $\ell_b$, $\ell_c$.
    Les triangles équilatéraux appartenant à une même famille sont homothétiques et donc directement semblables.
    Les triangles équilatéraux appartenant à deux familles différentes sont indirectement semblables.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour
    Sur ma figure les triangles équilatéraux $ABC$ et $A'B'C'$ sont indirectement semblables et homologiques par rapport au point $\Omega$.
    Soit $s$ la similitude indirecte envoyant $ABC$ sur $A'B'C'$.
    J'ai tracé l'hyperbole équilatère $\mathcal H$ passant par les points $\Omega$, $O$, $A$, $B$, $C$.
    Si $M$ est un point quelconque de cette hyperbole, les points $\Omega$, $M$, $M'=s(M)$ sont alignés et en particulier les points $\Omega$, $O$, $O'=s(O)$ le sont aussi.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus69394
  • Bonjour
    Voici une figure plus précise.
    J'ai tracé en rouge: le triangle équilatéral $ABC$, son centre $O$, l'hyperbole équilatère $\mathcal H$ passant par les points $\Omega$, $O$, $A$, $B$, $C$.
    J'ai tracé en bleu: le triangle équilatéral $A'B'C'$, son centre $O'$, l'hyperbole équilatère $\mathcal H'$ passant par les points $\Omega$, $O'$, $A'$, $B'$, $C'$.
    On note $s$ la similitude indirecte envoyant $ABC$ sur $A'B'C'$.
    J'ai tracé son centre $S$ et en pointillé noir ses axes $D$ et $D^{\perp}$.
    Les hyperboles $\mathcal H$, $\mathcal H'$ se coupent en quatre points réels:
    1° Les points à l'infini des droites $D$ et $D^{\perp}$
    2° Les points $\Omega$ et $S$.
    On a: $s(\mathcal H)=\mathcal H'$ et pour tout point $M\in \mathcal H$, les points $\Omega$, $M$, $M'=s(M)$ sont alignés. En particulier les points $\Omega$, $O$ et $O'=s(O)$ sont alignés.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
    PS
    Un petit problème:
    On se donne le triangle équilatéral $ABC$ et le point $\Omega$, construire le ou les triangle(s) équilatéraux $A'B'C'$ indirectement semblables au triangle $ABC$, homologiques du triangle $ABC$ par rapport au point $\Omega$ et tels que la similitude indirecte $s$ envoyant $ABC$ sur $A'B'C'$ soit sans point fixe.69396
  • Je vous remercie beaucoup. C'est un vrai cours particulier.
  • Bonjour Pappus
    Un petit problème:
    On se donne le triangle équilatéral $ABC$ et le point $\Omega $, construire le ou les triangle(s) équilatéraux $A^{\prime }B^{\prime }C^{\prime }$ indirectement semblables au triangle $ABC$, homologiques du triangle $ABC$ par rapport au point $\Omega $ et tels que la similitude indirecte $s$ envoyant $ABC$ sur $A^{\prime }B^{\prime }C^{\prime }$ soit sans point fixe.


    Il y a $2$ solutions symétriques par rapport à $\Omega $; pour chacune, $s$ est une symétrie glissée composée d'une symétrie orthogonale par rapport à une asymptote de ton hyperbole H et d'une translation parallèlement à cette asymptote.
    D'où la construction : $A_{1}B_{1}C_{1}$ étant symétrique de $ABC$ par rapport à une asymptote $d$ de H, les parallèles à $d$ passant par $A_{1},B_{1},C_{1}$ coupent respectivement les droites $\Omega A,\Omega B,\Omega C$ en $A^{\prime },B^{\prime },C^{\prime }$; leurs symétriques par rapport à $\Omega $ donnent l'autre solution.
    Amicalement
  • Merci Poulbot!
    C'est si simple la géométrie avec toi!
    La seule difficulté qui reste alors devant nous est la construction des asymptotes de l'hyperbole équilatère passant par les points $A$, $B$, $C$, $O$, $\Omega$!!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
    PS
    On peut reprendre l'étude d'Amateur avec des triangles équilatéraux inscrits dans un triangle donné.
    On tombe alors sur deux $FLTI$ fort connues des initiés!
  • Re-bonjour Pappus
    La seule difficulté qui reste alors devant nous est la construction des asymptotes de l'hyperbole équilatère passant par les points $A,B,C,O,\Omega $
    Une possibilité (probablement pas la plus simple) :
    ce sont les droites de Simson par rapport à $ABC$ des points communs au cercle $ABC$ et à la droite $O\Omega ^{\ast }$ où $\Omega ^{\ast }$ est l'isogonal de $\Omega $ par rapport à $ABC$. (Pour la construction précédente, une seule asymptote suffit)
    Amicalement. Poulbot
  • Merci Poulbot, the best as usual!
    La transformée isogonale d'une hyperbole équilatère circonscrite est un diamètre du cercle circonscrit
    On se doute bien qu'il n'y a pas plus simple!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonsoir
    Ce qui vient d'être dit s'applique tout aussi bien à un triangle $ABC$ quelconque.
    En d'autres termes, étant donnés un triangle $ABC$ d'orthocentre $H$ et un point $\Omega \neq H$, pour construire les triangles $A^{\prime }B^{\prime }C^{\prime }$ images de $ABC$ par un antidéplacement et en perspective en $\Omega $ avec $ABC$, il suffit de procéder comme il a été dit ICI en prenant pour H l'hyperbole équilatère passant par $A,B,C,\Omega $ (et $H$ évidemment).
    Amicalement. Poulbot69446
    amg.jpg 68.3K
  • Bonjour
    Une remarque sur la construction précédente : avec $ABC$ comme triangle de référence, l'asymptote $d$ de H étant la droite de Simson d'un point $F$ est aussi la tangente au sommet de la parabole inscrite de foyer $F$.
    L'axe de perspective des triangles $ABC$ et $A^{\prime }B^{\prime }C^{\prime }$ est tangent à cette parabole.
    Amicalement. Poulbot
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