géométrie par symétrie littéraire

Bonjour

je trouve ça joli.

Je viens juste de terminer d'écrire trois formules de géométrie et de vérifier leurs validités et en fait pour obtenir le résultat j'avais le choix entre un calcul bourrin et l'utilisation des propriétés des symétries en littérature
**voir lien écrit par Michèle Audin mathématicienne et membre de l'OULIPO **
là-> http://www.palais-decouverte.fr/fr/au-programme/expositions-permanentes/toutes-les-salles/salles-de-mathematiques/ressources-associees/symetrie-en-litterature/

__________

Soit $ABC$ un triangle
posons $a=BC$ , $b=AC$ , $c=AB$
$\alpha$ l'angle issu de $A$ du triangle $ABC$
$\beta$ l'angle issu de $B$ du triangle $ABC$
$\gamma$ l'angle issu de $C$ du triangle $ABC$
$R$ le rayon du cercle circonscrit du triangle

alors en considérant le repère barycentrique $ABC$ défini selon
$A=(1:0:0)$
$B=(0:1:0)$
$C=(0:0:1)$

pour tout point $P$ du plan on notera $(i_P:j_P:k_P)$ ses coordonnées barycentrique normalisées par rapport à $(ABC)$

Soit un point $P$ du plan et on considère
le point $K$ qui est le projeté orthogonal du point $P$ sur la droite $(AC)$
le point $L$ qui est le projeté orthogonal du point $P$ sur la droite $(AB)$
le point $M$ qui est le projeté orthogonal du point $P$ sur la droite $(BC)$

ALORS

$i_K=\frac {1}{2}+\frac {(aj_P+bi_P)^2}{2b^2}-\frac {(cj_P+bk_P)^2}{2b^2}+\frac {ai_Pj_P\left(cos(\gamma)-1\right)}{b}-\frac {cj_Pk_P\left(cos(\alpha)-1\right)}{b}$

$j_K=0$

$k_K=1-i_K$

$i_L=\frac {1}{2}+\frac {(ak_P+ci_P)^2}{2c^2}-\frac {(bk_P+cj_P)^2}{2c^2}+\frac {ai_Pk_P\left(cos(\beta)-1\right)}{c}-\frac {bj_Pk_P\left(cos(\alpha)-1\right)}{c}$

$j_L=1-i_L$

$k_L=0$

$i_M=0$

$j_M=\frac {1}{2}+\frac {(bi_P+aj_P)^2}{2a^2}-\frac {(ci_P+ak_P)^2}{2a^2}+\frac {bi_Pj_P\left(cos(\gamma)-1\right)}{a}-\frac {ci_Pk_P\left(cos(\beta)-1\right)}{a}$

$k_M=1-j_M$

Réponses

  • ...soit dit en passant j'ai toujours eu peur de ces gens là (de l'OULIPO)
    pour moi ces gens ont tout compris sur tout

    l'angoisse totale!
  • ...d'autres formules(en fait c'est inépuisable avec eux... leurs méthodes infernales)
    toujours selon la convention posée au premier post

    Soient $P$ et $Q$ deux points du plan

    on posera
    $\epsilon_{ij}=i_P-i_Q+j_P-j_Q$
    $\epsilon_{ik}=i_P-i_Q+k_P-k_Q$
    $\epsilon_{jk}=j_P-j_Q+k_P-k_Q$

    alors on obtient les $3!=2.3=6$ formules suivantes

    $PQ^2=\left(b\epsilon_{ij}+c\left(j_Q-j_P\right)\right)^2+2bc\epsilon_{ij}\left(j_Q-j_P\right)\left(cos(\alpha)-1\right)$
    $PQ^2=\left(c\epsilon_{ik}+b\left(k_Q-k_P\right)\right)^2+2bc\epsilon_{ik}\left(k_Q-k_P\right)\left(cos(\alpha)-1\right)$

    $PQ^2=\left(a\epsilon_{ij}+c\left(i_Q-i_P\right)\right)^2+2ac\epsilon_{ij}\left(i_Q-i_P\right)\left(cos(\beta)-1\right)$
    $PQ^2=\left(c\epsilon_{jk}+a\left(k_Q-k_P\right)\right)^2+2ac\epsilon_{jk}\left(k_Q-k_P\right)\left(cos(\beta)-1\right)$

    $PQ^2=\left(a\epsilon_{ik}+b\left(i_Q-i_P\right)\right)^2+2ab\epsilon_{ik}\left(i_Q-i_P\right)\left(cos(\gamma)-1\right)$
    $PQ^2=\left(b\epsilon_{jk}+a\left(j_Q-j_P\right)\right)^2+2ab\epsilon_{jk}\left(j_Q-j_P\right)\left(cos(\gamma)-1\right)$
  • Bonjour

    trop jolie celle-ci réalisée par symétrie littéraire et sans aucun calcul matriciel

    Soit $(ABC)$ respectivement $(A^{\prime}B^{\prime}C^{\prime})$ deux repères barycentriques du plan affine
    pour un point quelconque $P$ du plan on notera
    $(i_P:j_P:k_P)$ respectivement $(i^{\prime}_P:j^{\prime}_P:k^{\prime}_P)$ ses coordonnées barycentriques normalisées par rapport au repère $(ABC)$ respectivement $(A^{\prime}B^{\prime}C^{\prime})$
    et selon

    $(i_A:j_A:k_A)=(i^{\prime}_{A^{\prime}}:j^{\prime}_{A^{\prime}}:k^{\prime}_{A^{\prime}})=(1:0:0)$

    $(i_B:j_B:k_B)=(i^{\prime}_{B^{\prime}}:j^{\prime}_{B^{\prime}}:k^{\prime}_{B^{\prime}})=(0:1:0)$

    $(i_C:j_C:k_C)=(i^{\prime}_{C^{\prime}}:j^{\prime}_{C^{\prime}}:k^{\prime}_{C^{\prime}})=(0:0:1)$

    et en posant(là encore obtenue pour un calcul de volume algébrique et donnant la valeur d'un déterminant dans le calcul matriciel)

    $d=i_{A^{\prime}}j_{B^{\prime}}k_{C^{\prime}}+i_{B^{\prime}}j_{C^{\prime}}k_{A^{\prime}}+i_{C^{\prime}}j_{A^{\prime}}k_{B^{\prime}}-i_{A^{\prime}}j_{C^{\prime}}k_{B^{\prime}}-i_{B^{\prime}}j_{A^{\prime}}k_{C^{\prime}}-i_{C^{\prime}}j_{B^{\prime}}k_{A^{\prime}}$

    alors pour ce point $P$ on obtient les six équations

    $d.i^{\prime}_P=\left(j_{B^{\prime}}k_{C^{\prime}}-j_{C^{\prime}}k_{B^{\prime}}\right)i_P+\left(i_{C^{\prime}}k_{B^{\prime}}-i_{B^{\prime}}k_{C^{\prime}}\right)j_P+\left(i_{B^{\prime}}j_{C^{\prime}}-i_{C^{\prime}}j_{B^{\prime}}\right)k_P$

    $d.j^{\prime}_P=\left(j_{C^{\prime}}k_{A^{\prime}}-j_{A^{\prime}}k_{C^{\prime}}\right)i_P+\left(i_{A^{\prime}}k_{C^{\prime}}-i_{C^{\prime}}k_{A^{\prime}}\right)j_P+\left(i_{C^{\prime}}j_{A^{\prime}}-i_{A^{\prime}}j_{C^{\prime}}\right)k_P$

    $d.k^{\prime}_P=\left(j_{A^{\prime}}k_{B^{\prime}}-j_{B^{\prime}}k_{A^{\prime}}\right)i_P+\left(i_{B^{\prime}}k_{A^{\prime}}-i_{A^{\prime}}k_{B^{\prime}}\right)j_P+\left(i_{A^{\prime}}j_{B^{\prime}}-i_{B^{\prime}}j_{A^{\prime}}\right)k_P$

    $d^{-1}.i_P=\left(j^{\prime}_Bk^{\prime}_C-j^{\prime}_Ck^{\prime}_B\right)i^{\prime}_P+\left(i^{\prime}_Ck^{\prime}_B-i^{\prime}_Bk^{\prime}_C\right)j^{\prime}_P+\left(i^{\prime}_Bj^{\prime}_C-i^{\prime}_Cj^{\prime}_B\right)k^{\prime}_P$

    $d^{-1}.j_P=\left(j^{\prime}_Ck^{\prime}_A-j^{\prime}_Ak^{\prime}_C\right)i^{\prime}_P+\left(i^{\prime}_Ak^{\prime}_C-i^{\prime}_Ck^{\prime}_A\right)j^{\prime}_P+\left(i^{\prime}_Cj^{\prime}_A-i^{\prime}_Aj^{\prime}_C\right)k^{\prime}_P$

    $d^{-1}.k_P=\left(j^{\prime}_Ak^{\prime}_B-j^{\prime}_Bk^{\prime}_A\right)i^{\prime}_P+\left(i^{\prime}_Bk^{\prime}_A-i^{\prime}_Ak^{\prime}_B\right)j^{\prime}_P+\left(i^{\prime}_Aj^{\prime}_B-i^{\prime}_Bj^{\prime}_A\right)k^{\prime}_P$
  • J'étais parti mais en revenant j'ai vu que certains trucs étaient défectueux
    à cause d'un surplus de $
    Je viens de l'éditer.
  • encore un truc joli(toujours avec leurs méthodes bizarres qui fonctionne sans aucun calcul)

    Soient $ABC$ et $A^{\prime}B^{\prime}C^{\prime}$ deux triangles homothétiques
    en notant $H$ l'homothétie telle que
    $A^{\prime}=H(A)$
    $B^{\prime}=H(B)$
    $C^{\prime}=H(C)$
    et en notant
    $S$ l'aire du triangle $ABC$
    $S^{\prime}$ l'aire du triangle $A^{\prime}B^{\prime}C^{\prime}$

    $a=BC$
    $b=AC$
    $c=AB$
    $a^{\prime}=B^{\prime}C^{\prime}$
    $b^{\prime}=A^{\prime}C^{\prime}$
    $c^{\prime}=A^{\prime}B^{\prime}$

    alors

    on obtient les trois implications

    $\left(n=2\right)\Rightarrow \left(\frac {S}{a^n}=\frac {S^{\prime}}{a^{\prime n}}\right)$
    $\left(n=2\right)\Rightarrow \left(\frac {S}{b^n}=\frac {S^{\prime}}{b^{\prime n}}\right)$
    $\left(n=2\right)\Rightarrow \left(\frac {S}{c^n}=\frac {S^{\prime}}{c^{\prime n}}\right)$

    et lorsque $n\neq 2$ alors généralement
    $\frac {S}{a^n}\neq\frac {S^{\prime}}{a^{\prime n}}$
    $\frac {S}{b^n}\neq\frac {S^{\prime}}{b^{\prime n}}$
    $\frac {S}{c^n}\neq\frac {S^{\prime}}{c^{\prime n}}$
  • par contre pour la démo (obligatoire car la confiance ça n'existe que dans les romans)je l'ai faite dans l'espace vectoriel euclidien réel de dimension 2
    le produit scalaire noté $\langle x\mid y\rangle=\sum^2_{i=1}x_iy_i$
    en prenant $v=\overrightarrow {AB}$
    $w=\overrightarrow {AC}$
    $\langle v\mid v\rangle=c^2$
    $\langle w\mid w\rangle=b^2$
    $\langle v\mid w\rangle=\frac {b^2+c^2-a^2}{2}=bc.cos(\alpha)$
    et le fait que l'on vérifie toujours
    $\langle v\mid v\rangle.\langle w\mid w\rangle-\langle v\mid w\rangle^2\geq 0$
    et l'équivalence
    $\left(v \mbox { et } w \mbox { sont colinéaires } \right) \Leftrightarrow \left(\langle v\mid v\rangle.\langle w\mid w\rangle-\langle v\mid w\rangle^2=0 \right) $
    idem avec l'autre triangle homothétique
    en notant avec des primes les lettres latines(les grecques étants les angles géométriques et comme $H$ est une homothétie l'angle sur le sommet $P$ est aussi celui du sommet $H(P)$
    et j'en arrivais à l'égalité
    $\frac {4bc(a+b+c).sin^2(\alpha)}{abc.sin(\alpha)}=\frac {4b^{\prime}c^{\prime}(a^{\prime}+b^{\prime}+c^{\prime}).sin^2(\alpha)}{a^{\prime}b^{\prime}c^{\prime} .sin(\alpha)}$
    avec $\langle v\mid v\rangle.\langle w\mid w\rangle.sin^2(\alpha)= \langle v\mid v\rangle.\langle w\mid w\rangle-\langle v\mid w\rangle^2$
    à partir de là j'avais plus qu'à éliminer les trucs superflus et traduire avec les aires $S$ et $S^{\prime}$ pour simplifier l'égalité
  • ...en ce qui concerne l'égalité(là o[u accent grave] je voulais aller
    $\frac {4bc(a+b+c).sin^2(\alpha)}{abc.sin(\alpha)}=\frac {4b^{\prime}c^{\prime}(a^{\prime}+b^{\prime}+c^{\prime}).sin^2(\alpha)}{a^{\prime}b^{\prime}c^{\prime} .sin(\alpha)}$

    là comme $H$ est une homothétie ça ne posait pas de problème ... édit : ...non plus mais c'est plus moche qu'avec leurs méthodes

    j'avais qu'à poser $r>0$
    $a=r.a^{\prime}$
    $b=r.b^{\prime}$
    $c=r.c^{\prime}$
    du coup
    $\frac {4bc(a+b+c).sin^2(\alpha)}{abc.sin(\alpha)}=\frac {4r. b. r.c (ra +rb +rc ).sin^2(\alpha)}{r.a.r. b .r.c .sin(\alpha)}$
    $\frac {4bc(a+b+c).sin^2(\alpha)}{abc.sin(\alpha)}=\frac {4r^3. b. c (a +b +c ).sin^2(\alpha)}{r^3.a. b .c .sin(\alpha)}$

    et c'était ok aussi par calcul
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