Un exercice extrait du bac de Felix Klein

Bonjour,

Résoudre le triangle de côtés $a = 11, b = 9, c = 5$. (La réponse de l'heureux Felix montre qu’on attendait le calcul des angles et de l’aire.)

Comment fit Felix ?
Felix devait, je pense, disposer des formules suivantes :
$sin(A/2) = [(p - b)(p - c)/bc]^{1/2}, cos(A/2) = [p(p - a)/bc]^{1/2}, tan(A/2) = [(p - b)(p - c)/p(p - a)]^{1/2}$
et $cos(A) = (b^2 + c^2 – a^2)/2bc$.
Les formules donnant $tan(A/2), tan(B/2), tan(C/2)$ n'exigent que quatre logarithmes, contre sept pour les formules donnant les sinus/cosinus des mêmes angles ; quant à la loi des cosinus, elle impliquait l'introduction d'un angle auxiliaire destiné à faciliter le calcul logarithmique.
On peut donc penser à la solution suivante :
- Felix calcula $p, p - a, p - b, p - c$ puis leurs logarithmes décimaux
- Felix calcula $log(tan(A/2)) = [log(p - b) + log(p - c) - log(p) - log(p - a)]/2$
- Felix calcula $log(tan(B/2))$ itou
- Felix détermina $A/2, B/2$ par les tables
- Felix calcula l'aire par la formule de Héron, en réutilisant les 4 logarithmes connus.

A+
Il arrive qu'un prince ait des scrupules... Une république n'en a jamais. (Aristobule de Samos)

Réponses

  • (0) Tester $b^2+c^2-a^2$
    (1) L'aire $S$ via Héron
    (2) $2R = abc/(2S)$
    (3) $\sin\alpha = a/(2R)$ etc.

    J'ai gardé ma table numérique avec un chapitre
    $Log_{10}\sin t$
  • RE

    Je reformule le problème :
    Qu'eût fait Felix si $a, b, c$ n'avaient pas été des valeurs simples ?

    La deuxième solution exige le calcul de
    $log(p), log(p - a), log(p - b), log(p - c), log(a), log(b), log(c), log(2)$
    puis $3$ lectures de table pour trouver $S, sin(A), sin(B)$ à partir de leurs logs.

    A+
    Il arrive qu'un prince ait des scrupules... Une république n'en a jamais. (Aristobule de Samos)
  • "Je reformule le problème ..."
    "...si a,b,c n'avaient pas été des valeurs simples ? ..."

    Rajouter des conditions ou des hypothèses après coup
    pour essayer de ridiculiser une contribution est inqualifiable.

    ... tout bien réfléchi, c'est qualifiable.
  • RE

    Je viens de dénicher dans le Journal de Mathématiques élémentaires de 1877 un exemple détaillé de résolution, que je résume ici.

    Résoudre un triangle connaissant $a, b, C$.

    On calcule $(A+B)/2$.
    On calcule $\tan(\phi) = b/a$.
    On calcule $\tan(A/2 -B/2) = \tan(A/2 +B/2)\tan(45 - \phi)$.
    On calcule $c = a.\sin(C)/\sin(A)$.
    On calcule $S = ab.\sin(C)/2$.

    Et enfin...90998
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