Joli petit problème affine

Voir le dessin.
On donne un triangle $\{ ABC \}$. Une droite $DEF$ parallèle à la médiane $AM$
coupe les supports de ses côtés et détermine avec eux un quadrilatère complet.

Chaque droite de ce quadrilatère semble parallèle à une médiane du triangle
formé par les trois autres.

Un peu de calcul fait l'affaire, Menelaüs peut-être ?74228

Réponses

  • Bonjour
    Voici la figure complète de Soland.
    Le théorème de Ménélaüs, pourquoi pas?
    C'est ce à quoi se résume notre cours de géométrie affine avec le théorème de Céva et l'axiome de Thalès.
    J'ai l'intuition qu'on devrait pouvoir s'en sortir aussi avec les divers faisceaux harmoniques apparaissant sur la figure mais il est vrai que la géométrie projective a sombré corps et bien depuis des décennies.
    Alors pourquoi pas le théorème de Ménélaüs, oui, pourquoi pas?
    Amicalement
    [small]p[/small]appus74230
  • Bonsoir,

    Sur la figure de pappus, désignons par I et J les milieux de BC et de Bc. Supposons ac parallèle à la médiane AI et montrons que AC est parallèle à la médiane aJ (les autres propriétés se montrent de façon analogue) :

    Soit $\alpha$ le point à l'infini de ac (et de AI) et soit $\beta$ le point d'intersection de AC et de aJ. L'hexagone cC$\beta$$\alpha$IJ est tel que
    — ses côtés cJ, C$\beta$ et I$\alpha$ sont concourants (en A),
    — ses diagonales c$\alpha$, CI et $\beta$J sont concourantes (en a).
    D'après le théorème de Brianchon (réciproque) ses côtés cC, IJ et $\alpha$$\beta$ sont concourants.

    Mais cC et IJ sont parallèles donc $\beta$ est sur la droite de l'infini...
  • Merci Catherine
    Je note que tu aimes bien utiliser les théorèmes de Pascal et de Brianchon qui appartiennent à la géométrie projective.
    Ta preuve est donc projective et d'ailleurs tu utilises les notions de point à l'infini et de droite de l'infini.
    Mais tant qu'à faire de la géométrie projective, il y a quand même beaucoup plus simple: utiliser les faisceaux harmoniques, (que j'ai rencontrés pour la première fois de ma vie en classe de Seconde).
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour
    Voici la configuration que j'avais apprise il y a bien longtemps en classe de Seconde.
    On partait d'un triangle $ABC$ et de sa médiane $AA'$.
    Par $A$, on menait la parallèle $L$ au côté $BC$.
    Et on tombait naturellement sur un faisceau harmonique: $(AB,AC,AA', L)=-1$.
    Autrement dit si on coupe ce faisceau par une droite auxiliaire quelconque pour obtenir les points $b$, $c$, $a'$, $a$, alors on obtient une division harmonique: $$(b,c,a',a)=-1$$
    Démonstration:
    Utiliser l'axiome de Thalès qui, là, pour une fois, servait à quelque chose d'utile.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus74300
  • Bonsoir,

    Ce forum n'étant apparemment pas à une cuistrerie près, démontrons la propriété affine proposée par soland en passant par la géométrie euclidienne.

    1. Munissons le plan du quadrilatère complet ABCHDE (figure 1) du produit scalaire qui fait de H l'orthocentre du triangle ABC. Considérons le cercle des neuf points de ABC et son centre $\epsilon$. Soit $\beta$ et $\beta$' les milieux des côtés AB et BC et soit $\gamma$ et $\gamma$' les milieux de HC et HA.

    2. Considérons (figure 2) les intersections $\alpha$ et $\alpha$' des médianes E$\beta$' et D$\beta$ avec les droites AD et CE. Soit $\omega$ l'intersection des deux médianes, nous allons montrer que la droite $\alpha$$\alpha$' est parallèle à $\beta$$\beta$' (et donc à AC et $\gamma$$\gamma$'). Lorsque $\alpha$ sera "à l'infini"..., il en sera donc de même de $\alpha$'.

    3. L'hexagone "de Pascal" $\beta$D$\gamma$'$\beta$'E$\gamma$ de la figure 3 permet de voir que les trois points $\gamma$, $\epsilon$ et $\omega$ sont alignés.

    4. Grâce à cet alignement, le théorème de Desargues appliqué aux triangles $\alpha$$\beta$$\gamma$ et $\alpha$'$\beta$'$\gamma$' de la figure 4 permet alors de conclure... (après avoir pris soin d'oublier la structure euclidienne passagère, évidemment).

    Cordialement
    C.N.

    Remarque : comme il a été dit dans mon post précédent, le théorème de Brianchon (réciproque) donne immédiatement le résultat à partir de l'hexagone CA$\alpha$'$\alpha$$\beta$$\beta$'.74342
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  • Merci Catherine pour ta jolie démonstration.
    Je poursuis mon idée sur ma figure.
    Par hypothèse, la transversale $abc$ est parallèle à la médiane $AA'$.
    Donc si $K$ est le milieu de $bc$, on a un faisceau harmonique $(Ab,Ac,AA', AK)$ qui s'écrit aussi $(AB,AC,AA', AK)$
    On coupe maintenant ce faisceau harmonique par la droite $BC$, les trois premiers points d'intersection sont les points $B$, $C$, $A'$.
    Comme $A'$ est le milieu de $BC$, le quatrième point d'intersection est le conjugué harmonique de $A'$ par rapport à $BC$ c'est à dire le point à l'infini de $BC$. Il en résulte que $AK\parallel BC$.
    CQFD
    Les deux autres parallélismes se démontrent de la même façon.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus74356
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