Quatre angles

Dans $\mathbb{R}^3$ quatre demi-droites D$_i$ de même sommet s
forment deux à deux six angles de même mesure.
Une cinquième demi-droite D de sommet s forme avec
les quatre premières quatre angles de mesures respectives $\alpha_i$.
Montrer que
$$
\sum_{i=1}^4 \cos \alpha_i \qquad\text{et}\qquad \sum_{i=1}^4 \cos^2 \alpha_i
$$
ne dépendent pas de la direction de D.

Réponses

  • Mon cher Soland
    Je mets le conditionnel car je ne suis pas trop sûr d'avoir compris l'énoncé de ton exercice.
    Il devrait exister quatre points $A_k\vert 1\le k\le 4$ tels que $A_k\in D_k$ pour $1\le k \le 4$, les $A_k$ formant un tétraèdre régulier de centre $s$.
    On intègre ce tétraèdre dans un cube de centre $s$ de façon que les sommets du tétraèdre aient pour coordonnées dans un repère orthonormé adéquat: $(a,a,a)$, $(a,-a,-a)\ $, $(-a,a,-a)$, $(-a,-a,a)$.
    On termine en évaluant tes cosinus comme produits scalaires.
    On devrait trouver sauf erreur de ma part:
    $$
    \sum_{i=1}^4 \cos \alpha_i =0\quad\text{et}\quad \sum_{i=1}^4 \cos^2 \alpha_i=\dfrac 43\
    $$ Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • C'est bien cela.

    Le problème est de montrer que la configuration

    Tétraèdre ABCD de centre O
    + demi-droites OA, OB, OC, OD

    est la seule pour laquelle les angles formés sont égaux.

    Calculer ensuite les sommes n'est pas difficile.
  • Bonjour Christoph
    Je présume que tu voulais dire tétraèdre régulier.
    Soit $x_{i}$ le vecteur unitaire directeur de $D_{i}$; on a $x_{i}\cdot x_{j}=\alpha $ pour $i\neq j$.
    Le grammien $G\left( x_{1},x_{2},x_{3},x_{4}\right) $ étant nul (vecteurs liés), on a $\left( 1-\alpha \right) ^{3}\left( 3\alpha +1\right) =0$, soit $\alpha =-\dfrac{1}{3}$.
    Du coup $\left\Vert \sum x_{i}\right\Vert ^{2}=0$.
    Ton résultat en découle puisque les $x_{i}-x_{j}$, avec $i\neq j$, sont tous de norme $\sqrt{\dfrac{8}{3}}$ et $\sum x_{i}=0$
    Amicalement. Poulbot.
  • Salut, poulbot.
    Solution élégante, comme d'habitude.
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.