Feuerbach

Le dessin représente un triangle $(ABC)$, le centre $E$ de son cercle circonscrit,
son barycentre $G$, le centre $N$ de son cercle des neuf points, le centre $I$ de
son cercle inscrit et le point de contact $T$ découvert par Feuerbach.

Etant donnés $N$, $I$ et $T$, alignés dans cet ordre, construire $(ABC)$.

(Il me semble que les solutions sont nombreuses,mais je n'en ai aucune.
On peut calculer $|IE|$, mais après...)71586

Réponses

  • Bonjour soland,
    A priori, la seule donnée de ces trois points ne sera pas suffisante pour fixer le triangle $ABC $ puisque le triangle $A'B'C'$, symétrique du premier par rapport à la droite ! $(NT) $ aura les mêmes cercles inscrit et de Feuerbach.

    Pour faire remonter le schmilblick. jacquot
  • Bonjour
    On connait le rayon du cercle circonscrit $R=2NT$ et le rayon du cercle inscrit $r=IT$
    La distance $d=OI$ du centre $O$ du cercle circonscrit $\Gamma$ au centre $I$ du cercle inscrit $\gamma$ est connue et donnée par la relation d'Euler:
    $$d^2=R^2-2Rr$$
    On trace donc le cercle $\lambda$ de centre $I$ et de rayon $d$.
    On choisit un point $O$ quelconque sur $\lambda$. Le cercle circonscrit $\Gamma$ est le cercle de centre $O$ et de rayon $R$.
    Tout triangle $ABC$ inscrit dans $\Gamma$ et circonscrit à $\gamma$ devrait convenir.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Pour un point $O$ choisi sur le cercle $(N;R/2)$, le porisme de Steiner montre que tout $A$ sur le cercle $(O;R)$ détermine un triangle $ABC$ circonscrit au cercle $(I;IT)$ et inscrit dans le cercle $(O,R)$. Alors le centre d'Euler $N_A$ de ce triangle se promène sur le cercle $(I; IN)$ et tourne "trois fois plus vite" que $A$. Bilan: trois triangles par point $O$... et donc un seul si l'on compte à une permutation circulaire près.

    Cordialement, Pierre.
  • Merci Pierre
    J'aurais dû faire la figure avant de parler!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour,
    La question de la construction reste donc ouverte.
    Voici une illustration des propos de Pierre :
    En bleu, un triangle $ABC$, $I$ le centre de son cercle inscrit, $N$ le centre de son cercle des 9 points, $E$ le centre de son cercle circonscrit.
    Au-dessus en rouge, on a déplacé le centre du cercle circonscrit $O$ sur le cercle de centre $I$ et de rayon $\sqrt{R^2-2rR}$, $R$ étant le diamètre du cercle des 9 points ou rayon du cercle circonscrit et $r$ le rayon du cercle inscrit.
    Il existe alors six triangles $ABC$, (ou un seul modulo les permutations des noms de ses sommets) tels que $T,I, N$ retrouvent leur position. Ce sont les triangles $ABC$ tels que $\{A;B;C\}=\{P;Q;R\}$.
    Les points $P,Q,R$ ont été obtenus ici par ajustement GéoGébrique.

    La figure de droite montre que $P$ ne peut pas être choisi au hasard sur le cercle de centre $O$ puisque les points $N$ et $T$ se déplacent autour de $I$

    Cependant, une méthode de construction pourrait s'en déduire: à partir du triangle $P'Q'R'$ on peut obtenir un triangle solution par une rotation.
    @ suivre. Amicalement. jacquot71550
  • Bonjour à tous.

    Pour la construction,
    $|IP|=r$, $|IQ|=R$, $|PQ|=|PE|=R-r$, donc $|IE|=d$.71588
  • Voici la construction d'une solution :
    $T,I,N$ sont donnés on peut donc tracer les cercles rouges (inscrit et des 9 points du triangle à construire.
    On note $r= TI$ et $R=TN$ (demi-rayon du cercle circonscrit)
    Alors on peut calculer $d=\sqrt{4R^2-4rR}$, c'est la distance $IO$ des centres des cercles inscrit et circonscrit.
    Remarquons qu'elle serait constructible (soland vient de poster la construction, je crois).

    On place au hasard un point $O$ à cette distance de $I$, puis on trace le cercle de rayon $2R$.
    On prend un point $P$ au hasard sur ce cercle, puis on construit à partir de ce point les tangentes $PQ$ et $PR$ au cercle inscrit. Alors le troisième côté du triangle $PQR$ sera gentiment tangent au cercle inscrit puisque $d$ a été calculé à cet effet.
    Mais le centre $N'$de son cercle des 9 points n'est sans doute pas confondu avec $N$.
    Qu'à cela ne tienne, on fait subir au triangle $PQR$ et à son cercle circonscrit une rotation de centre $I$ de manière à amener $N'$ sur $N$ et le tour est joué. Voir figure.

    Cependant, cette construction ne me satisfait pas pleinement puisque je ne suis pas sûr de savoir construire toutes les solutions par cette méthode, quoique...
    @ suivre. jacquot71558
  • Bonjour,
    Je fais remonter cette discussion:
    la dernière phrase de mon dernier message attendait une réponse qui n'est peut-être pas venue parce que la question n'est pas assez clairement posée. essayons donc de clarifier...

    Le problème posé par soland était: étant donnés les points $N,I,T$ respectivement centres du cercle des 9 points, cercle inscrit et point de tangence de ces deux cercles d'un triangle, est-il possible de retrouver le triangle par une construction géométrique (au sens académique)?

    La réponse est délicate, puisqu'il n'y a pas une mais une infinité de triangles-solutions.
    Supposons donc que soland a fait une photo de son triangle $ABC$ avec ses points $N,I,T$ avant de tout effacer sauf ces trois points et qu'il nous demande de retrouver son triangle. Ça ne sera pas possible s'il ne nous donne pas une information supplémentaire.
    S'il nous donne l'angle $\theta=\widehat {IOA}$, $O$ étant le centre du cercle circonscrit, on saura retrouver son triangle par la construction décrite dans mon message précédent:
    On construit la distance $d$ comme indiqué dans son message plus haut,
    On place un point $O$ n'importe où sur le cercle de centre $I$ et de rayon $d$ puis on place le point $P$ sur le cercle de centre $O$ et de rayon $R$ de sorte que $\widehat {IOA}=\theta$. On referme alors le triangle $PQR$ en menant des tangentes au cercle inscrit dont on connaît le centre et le rayon.
    Le cercle de Feuerbach du triangle $PQR$ n'est peut-être pas le bon, mais il suffit de faire tourner le tout pour obtenir le triangle $ABC$ de soland avec juste une permutation éventuelle des noms des sommets $B$ et $C$ file.php?3,file=71616
    Mais si soland nous donne l'angle $\omega=\widehat {TIO}$ qui caractérise lui aussi son triangle d'après les propos de pldx1ci-dessus, alors je ne sais pas construire son triangle avec règle et compas, puisque la solution (modulo les 6 permutations des noms des sommets) a été obtenue par un ajustement continu à l'aide de GeoGebra.
    file.php?3,file=71610.

    Alors le problème de soland est-il résolu, oui ou non ?
    La question se ramène pour moi à savoir exprimer $\theta$ en fonction de $\omega$ et de savoir si, pour un $\omega$ donné, $\theta$ est constructible.
    Mais je suis peut-être en train de faire subir des outrages à des mouches qui ne sont en rien concernées 8-).
    Amicalement. jacquot
  • Cette discussion finira par un monologue: visiblement, je n'ai pas su expliquer clairement mon souci.
    Mais j'ai su me faire une raison :
    Les angles $\theta=\widehat {IOA}$ et $\omega=\widehat{TIO}$ ne sont pas indépendants. $\omega$ est fonction de $\theta$, mais $\theta$ n'est pas fonction d'$\omega$ puisque pour un $\omega$ donné, on a le choix entre trois $\theta$ qui correspondent aux trois choix possibles du sommet $A$ parmi les trois sommets $\{P;Q;R\}$ de l'unique triangle solution.
    Ainsi, comme l'a écrit pldx1 plus haut, l'angle $\omega$ fait trois tours tandis que $\theta$ en fait un.
    Ainsi, si l'on avait simplement $\omega =3\theta$ il n'y aurait pas lieu de s'émouvoir que pour un $\theta$ donné, $\omega$ soit constructible avec règle et compas, tandis que $\theta(\omega)$ n'est pas constructible parce que la trisection est généralement impossible.

    La question qui reste ouverte, est d'expliciter la fonction $\theta\mapsto \omega$ pour $r$ et $R$ donnés, mais ce n'est pas vital.
    Amicalement. jacquot
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