Points centres de leur cercle anticévien

Bonjour
Dans la lignée de fils récents, il s'agit de trouver les points qui sont centres du cercle circonscrit à leur triangle anticévien.
Je suggère à nos super-calculateurs de prouver que :
- ces points sont les points de base réels d'un faisceau de coniques dont une, comme dirait Pappus, est bien connue des sectateurs de la géométrie du triangle
- $2$ au moins sont réels
Bien entendu, il faudra trouver une autre conique du faisceau.
Quelle remarque pertinente peut-on faire sur ces points s'ils sont tous les $4$ réels?
Amicalement. Poulbot

Réponses

  • Bonjour poulbot,
    Un peu de terminologie où je rappelle ce que sont les 3 associés d'un point M en géométrie du triangle.
    Les associés d'un point $P(u:v:w)$ par rapport à un triangle $ABC$ sont les sommets de son triangle anticévien. Leurs coordonnées homogènes sont: $P_A(-u:v:w), P_B(u:-v:w), P_C(u:v:-w).$
    Noter que cette définition est valable dans le plan projectif.
    Ces quatre points forment une orbite harmonique (sous l'action d'un groupe d'ordre 4, isomorphe au groupe de Klein et sous-groupe du groupe projectif).
    Amicalement
  • Bonjour,

    Les $4$ points sont solutions de $T_4+T_3+T_2+T_1+T_0=0$ avec:
    T4=16*(s1^3*s3-s2^3)*z^4
    T3=8*s1*(-7*s1^3*s3+s1^2*s2^2+9*s1*s2*s3+s2^3)*z^3
    T2=(65*s1^5*s3-15*s1^4*s2^2-146*s1^3*s2*s3+30*s1^2*s2^3+45*s1*s2^2*s3-19*s2^4)*z^2
    T1=(- 28*s1^6*s3+7*s1^5*s2^2+81*s1^4*s2*s3-18*s1^3*s2^3+20*s1^3*s3^2-66*s1^2*s2^2*s3+11*s1*s2^4+25*s2^3*s3)*z
    T0=(4*s1^7*s3-s1^6*s2^2-14*s1^5*s2*s3+3*s1^4*s2^3-8*s1^4*s3^2+20*s1^3*s2^2*s3-3*s1^2*s2^4-10*s1*s2^3*s3+s2^5)
    

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour Rescassol
    Et merci pour cette mirifique équation qui, bien que très peu parlante, a l'avantage de nous donner $4$ points réels du plan. Malheureusement, ils ne sont pas tous nécessairement solutions de mon problème (qui peut, par exemple, n'en avoir que $2$).
    En supposant que tes $4$ points sont tous solution,
    je te suggère de trouver la conique passant par tes $4$ points et $H$ ainsi que celle passant par tes $4$ points et le point de Lemoine $K$ (c'est surtout elle que je n'ai obtenue qu'au prix de calculs démentiels que j'ai confiés à Maple).
    Ces $2$ coniques étant assez facilement constructibles (surtout la première), cela permettra évidemment de construire les solutions de mon problème.
    Il sera également facile de montrer que $2$ au moins de ces solutions sont réelles et de faire une remarque pertinente (et assez étonnante) dans le cas où les $4$ le sont.
    Bien cordialement. Poulbot
  • Bonjour,

    Serait ce quelque chose dans ce genre ? Je n'ai pas tout vérifié.

    Cordialement,

    Rescassol89624
  • Bonjour poulbot et Rescassol,
    A t'on la même définition de triangle P-anticévien ?89626
  • Bonjour Bouzar
    Plus simplement (et c'est ce qui justifie son nom) le triangle anticévien de $M$ est le triangle par rapport auquel $ABC$ est le triangle cévien de $M$.
    @Rescassol Je ne comprends pas ta figure et je doute fortement que l'équation que tu nous as donnée soit correcte.
    Amicalement. Poulbot
  • Bonjour.

    Conique(A,B,C,G,H) et conique (X6,X143,X265,X389,X1209). En outre, les 4 points forment un quadrangle orthocentrique.

    Cordialement, Pierre.
  • Pendant qu'on y est, une liste des images célèbres:
    $\def\noalign#1{}$
    \[\left[ \begin {array}{rr} 1&40
    \\ \noalign{\medskip}2&4
    \\ \noalign{\medskip}6&26
    \\ \noalign{\medskip}226&6637
    \\ \noalign{\medskip}523&10279
    \\ \noalign{\medskip}650&11247
    \\ \noalign{\medskip}4668&516\end {array} \right]
    \]
  • Bonjour Pierre et merc
    Par chance pour moi, c'est exactement ce que j'avais trouvé. Il s'agit de $2$ hyperboles équilatères d'où le quadrangle orthocentrique.
    Les solutions sont ainsi les points communs à ta première conique (hyperbole de Kiepert) et à l'hyperbole équilatère passant par $X_{6},X_{143},X_{265},X_{389}$. En farfouillant dans ETC, on peut construire assez facilement ces $4$ points.
    Un (tout) petit problème pour nos amis : montrer que $2$ hyperboles équilatères du plan ayant des directions asymptotiques différentes ont au moins $2$ points communs réels distincts.
    Il en résulte que le problème initial a au moins $2$ solutions réelles.

    @Rescassol Je pense que le problème est toujours le même : l'élimination de $\overline{z}$ entre $2$ équations de courbes introduit des solutions parasites qui ne sont pas dans l'intersection (exemple : $2$ cercles sont toujours sécants).

    Amicalement. Poulbot
  • Bonjour,

    J'ai du me tromper ailleurs, car ce n'est pas à l'aide de mon équation plus haut que j'ai fait mon dessin.
    Je vais voir.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour
    Ci-dessous, comment j'ai procédé en barycentriques. Je reconnais que c'est particulièrement pénible, inenvisageable à la main et qu'il y a probablement plus simple mais je n'ai pas trouvé, ni d'ailleurs cherché.

    $M=\left( x:y:z\right) $; $M_{a}M_{b}M_{c}$ où $M_{a}=\left( -x:y:z\right) $, …, son triangle anticévien.

    Calculer les peu sympathiques coordonnées barycentriques du centre $\Omega \left( M\right) $ du cercle $M_{a}M_{b}M_{c}$.

    Montrer que $H,M,\Omega \left( M\right) $ sont alignés ssi $M$ est sur le cercle polaire $S_{A}x^{2}+S_{B}y^{2}+S_{C}z^{2}=0$ (auquel cas $\Omega \left( M\right) =H$) ou $M$ est sur l'hyperbole de Kiepert $\left( b^{2}-c^{2}\right) yz+\left( c^{2}-a^{2}\right) zx+\left( a^{2}-b^{2}\right) xy=0$.
    Les points pour lesquels $\Omega \left( M\right) =M$ sont donc sur cette hyperbole.

    Paramétrant cette hyperbole par $M=\left( \dfrac{1}{S_{A}+t}:\dfrac{1}{S_{B}+t}:\dfrac{1}{S_{C}+t}\right) $, on obtient un polynôme $P$ de degré $4$ tel que $\Omega \left( M\right) =M\Longleftrightarrow P\left( t\right) =0$. On a donc $4$ solutions, visibles ou non comme dirait Pierre et on peut trouver l'équation de toute conique passant par ces $4$ solutions.

    Ecrire l'équation de celle de ces coniques qui passe par le point de Lemoine $X_{6}$, vérifier que c'est une hyperbole équilatère, puis, dans le cas particulier de Kimberling $a=6,b=9,c=13$ trouver d'autres points de ETC sur cette conique. On trouve ceux donnés par Pierre; il ne reste plus qu'à vérifier qu'ils sont bien sur la conique pour toute valeur de $a,b,c$.
    Rem : La conique d'équation $a_{1}x^{2}+b_{1}y^{2}+c_{1}z^{2}+a_{2}yz+b_{2}zx+c_{2}xy=0$ est une hyperbole équilatère
    si et seulement si $\left( b_{1}+c_{1}-a_{2}\right) S_{A}+\left( c_{1}+a_{1}-b_{2}\right) S_{B}+\left( a_{1}+b_{1}-c_{2}\right) S_{C}=0$.

    Quant au fait que $2$ hyperboles équilatères n'ayant pas les mêmes points à l'infini ont au moins $2$ points communs réels distincts, c'est tout bête :
    si dans un repère orthonormé les hyperboles ont pour équations $xy=1$ et $x^{2}-y^{2}+pxy+qx+ry+s=0$, leurs points communs vérifient $x^{4}+qx^{3}+\left( p+s\right) x^{2}+rx-1=0$, équation qui a visiblement une racine réelle $>0$ et une racine réelle $<0$.

    Amicalement. Poulbot
  • Bonjour Rescassol
    En espérant ne pas m'être trompé, j'ai trouvé une équation $P\left( z,\overline{z}\right) =0$ où $P$ est un polynôme de degré $4$ à coefficients dans $\mathbb Z\left[ s_{1},s_{2},s_{3}\right] $ qui donne exactement les solutions de notre problème.
    Contrairement aux calculs, la méthode est toute bête : $M$ étant d'affixe $z$, $M_{a}$ est d'affixe $\dfrac{\left( s_{1}a-bc\right) z+2a^{2}\left( bc\overline{z}-b-c\right) }{2a\left( z+bc\overline{z}\right) -\left( a+b\right) \left( a+c\right) }$, …; on en déduit l'affixe (très antipathique) de $\Omega \left( M\right) $ et on exprime qu'elle est égale à $z$.
    Rem : L'affixe du centre du cercle $M_{1}\left( z_{1}\right) M_{2}\left( z_{2}\right) M_{3}\left( z_{3}\right) $ est $\dfrac{\left( z_{2}-z_{3}\right) z_{1}\overline{z_{1}}+\left( z_{3}-z_{1}\right) z_{2}\overline{z_{2}}+\left( z_{1}-z_{2}\right) z_{3}\overline{z_{3}}}{\left( z_{2}-z_{3}\right) \overline{z_{1}}+\left( z_{3}-z_{1}\right) \overline{z_{2}}+\left( z_{1}-z_{2}\right) \overline{z_{3}}}$.

    Comme je le pensais, si on élimine $\overline{z}$ entre cette équation et sa conjuguée, on obtient une équation en $z$ de degré $4$, ce qui fait que l'on a peut-être introduit des solutions parasites qui sont indiscernables.
    Amicalement. Poulbot
  • Bonjour,

    Avec:
    $x_6=\dfrac{2s_2^2-6s_1s_3}{s_1s_2-9s_3}$
    $x_{143}=\dfrac{4s_1s_3-s_2^2}{4s_3}$
    $x_{265}=\dfrac{s_1^2-s_2}{s_1}$
    $x_{389}=\dfrac{3s_1s_3-s_2^2}{4s_3}$
    $x_{1209}=\dfrac{-s_1^2s_2+2s_3s_1+s_2^2}{2(4s_3-s_1s_2)}$
    On trouve pour la conique passant par ces points:
    $4s_1s_3z^2 - 4s_2s_3^2\overline{z}^2 + (s_1s_2^2+4s_2s_3-7s_1^2s_3)z - s_3(s_1^2s_2+4s_1s_3-7s_2^2)\overline{z} + 2(s_3s_1^3-s_2^3)=0$
    C'est donc bien une hyperbole équilatère.
    D'autre part, l'hyperbole de Kiepert a pour équation:
    $(s_2^2-3s_1s_3)z^2 - s_3^2(s_1^2-3s_2)\overline{z}^2 + (4s_1^2s_3-s_1s_2^2-3s_2s_3)z - s_3(4s_2^2-s_1^2s_2-3s_1s_3)\overline{z}$
    $ +(s_2^3-s_1^3s_3)=0$
    En éliminant $\overline{z}$ entre ces deux équations d'hyperboles, j'obtiens, Ô miracle, la même équation de degré 4 que j'ai donnée plus haut, ce qui boucle la boucle.

    Cordialement,

    Rescassol89642
  • Bonjour Rescassol et merci
    Toutefois, cela me laisse perplexe : j'avoue ne toujours pas comprendre comment on peut trouver ces coniques à partir de ton équation si on ne les connaît pas d'avance. En effet, les $4$ points (tous "visibles") donnés par ton équation peuvent parfaitement ne pas former un quadrangle orthocentrique (ni être sur une même conique circonscrite).
    Ensuite, en ce qui concerne ta conique rouge, on devrait, en supposant qu'elle passe par $X_{6}$, commencer par chercher son équation avant de trouver les points de ETC par lesquels elle passe (à moins d'être un sorcier ou de les connaître d'avance).
    Amicalement. Poulbot
  • Bonjour,

    Oui, effectivement, il y a un peu de la triche.
    Ce que j'ai fait consiste à constater que l'écriture de l'identification de $\Omega$ avec $z$ conduit à la même équation de degré $4$ que les coniques indiquées par Pierre, ce que je n'aurais pas pu faire sans le message de Pierre.
    Mon équation initiale provient, comme tu l'as écrit ensuite, de:
    syms z zB
    
    [ap bp cp apB bpB cpB]=TriangleAntiCevien(a,b,c,z,aB,bB,cB,zB);
    
    [o oB R2]=CercleTroisPoints(ap,bp,cp,apB,bpB,cpB);
    
    Nul=Factor(o-z)
    NulB=Factor(oB-zB)
    
    Puis élimination de $\overline{z}$ entre les deux "Nul".

    Cordialement,

    Rescassol
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