Minimisation

Bonsoir à tous,

je me pose une question en géométrie (qui n'est pas ma spécialité).
On prend un triangle T et on trace son cercle inscrit. Notons par $r(T)$ le diamètre du cercle inscrit et $h(T)$ la longueur du côté maximal de T.
Il semblerait que le rapport $h(T)/r(T)$ soit minimal pour T=triangle équilatéral.

Je me demande donc d'une part si cela vous semble juste et d'autre part quels sont les outils qui permettraient d'aboutir au résultat.

Bonne soirée.

Réponses

  • Merci pour votre indication. De ce que j'en retiens :
    le rayon vaut deux fois l'aire du triangle divisé par le périmètre. Donc (désolé pour les notations, $r(T) $ est toujours le diamètre...) en notant p le périmètre du triangle et A son aire on a :
    $\frac{h(T)}{r(T)}=\frac{h(T)p}{4A}$
    Or $A=h(T)*H/2$ où H est la hauteur du triangle.
    Donc $\frac{h(T)}{r(T)}=\frac{p}{2H}$.
    Avez vous une idée pour poursuivre?

    Encore merci.
  • Bonjour
    Il faut minimiser une fonction différentiable dépendant de deux paramètres, $(\frac ba,\frac ca)\subset ]0,1[^2$
    Autrefois, cela se faisait, aujourd'hui je n'en suis plus sûr!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour,

    pouvez vous préciser votre raisonnement (et notations) s'il vous plait?
    A quelles notions cela fait-il appel?

    Merci d'avance.
  • Bonjour Rad
    Cela fait appel à ce qu'a dit Math Coss.
    Si $r$ est le rayon du cercle inscrit et $a$, $b$, $c$ les longueurs des côtés du triangle, on devrait avoir:
    $$r^2=\dfrac{(b+c-a)(c+a-b)(a+b-c)}{4(a+b+c)}$$
    Si $a$ est la longueur du plus grand côté, on a:
    $$\dfrac{r^2}{a^2}=\dfrac{(b+c-a)(c+a-b)(a+b-c)}{4a^2(a+b+c)}$$
    En posant $\beta=\dfrac ba$ et $\gamma=\dfrac ca$, on trouve:
    $$\dfrac{r^2}{a^2}=\dfrac{(\beta+\gamma-1)(1+\gamma-\beta)(1+\beta-\gamma)}{4(\beta+\gamma+1)}$$
    C'est bien une fonction différentiable de $(\beta,\gamma)\in ]0,1[^2$
    Minimiser une telle fonction est-il encore au programme, je ne sais pas.
    Brusquement, j'ai l'intuition qu'on doit pouvoir s'en sortir avec l'inégalité arithmético-géométrique.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour,

    Une autre idée: à rayon fixé, exprimer le (demi-) périmètre en fonction des angles $\alpha, \beta, \gamma$ marqués sur la figure ci-dessous, puis utiliser la convexité de la fonction tangente sur un intervalle adéquat.

    Amicalement. jacquot73888
  • Bonjour pappus,

    Si tu relis le message qui a initié le fil, tu verras qu'il s'agit de maximiser la fonction de $(\beta,\gamma)$ que tu viens d'écrire.
    Par ailleurs, effectivement, l'inégalité arithmético-géométrique assure que $$\dfrac{r^2}{a^2}\leq \dfrac{(\beta+\gamma+1)^2}{4\times 3^3}\leq\dfrac{1}{12}.$$Le reste suit facilement...
  • Merci Gai Requin
    J'avais inversé la fraction, une étourderie due au grand âge!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour et merci à tous, c'est désormais clair avec l'inégalité arithmético-géométrique.
    Encore merci d'avoir donné de votre temps. Il se peut que je revienne vers vous pour comprendre les autres idées de preuve dont vous m'avez parlé.
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