Trigonométrie

Bonjour,

Un triangle ABC, rectangle en A, est inscrit dans un cercle de centre O et de rayon R.
Sur le segment AB, on place le point D tel que AB = 4xAD.
Les segments CD et AO se coupent en I.
Calculer l'aire du triangle ABC sachant que l'angle OIC vaut 60°.

Bien cordialement.

kolotoko

Réponses

  • Si j'ai bien compris $R=\frac{1}{2}BC$.
    Après force vilains calculs je trouve $S=\frac{\sqrt{\lambda }}{\lambda +1}R^{2}$, avec $\lambda =\frac{1}{2}(33+5\sqrt{41})$, mais j'ai pu me tromper.
    Bonne journée.
    Fr. Ch.
  • Zut, il me semble qu'il y a une erreur, je corrige et je reviens.
  • Bonjour,
    oui, BC = 2R
    Bien cordialement.
    kolotoko
  • En reprenant mes vilains calculs, j'ai désormais : $S=\frac{2\sqrt{\lambda }}{\lambda +1}R^{2}$, avec : $\lambda =\frac{49+\sqrt{801}}{10}$.
    C'est peut-être encore faux : je le soumets à votre examen critique.
    Bonne journée.
    Fr. Ch.
  • Bonjour,

    je n'ai pas trouvé cela !?

    kolotoko
  • Bonjour,

    Une figure, peut-être ??

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour,

    pourquoi, on peut raisonner juste sur une figure fausse (pas trop).

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • J'ai procédé ainsi.
    Le triangle $ABC$ étant rectangle en $A$ je me place dans le repère $(A,\frac{\overrightarrow{AC}}{\left\Vert \overrightarrow{AC}\right\Vert },\frac{\overrightarrow{AB}}{\left\Vert \overrightarrow{AB}\right\Vert })$.
    Je pose $AC=b,AB=c$, et j'ai les coordonnées de $A,B,C,D,O$ dans ce repère, en fonction de $b$ et $c$.
    L'angle de 60° me permet d'affirmer que $\frac{\overrightarrow{DC}\cdot \overrightarrow{AO}}{\left\Vert
    \overrightarrow{DC}\right\Vert \left\Vert \overrightarrow{AO}\right\Vert }=%
    \frac{1}{2}$, ce qui me donne une équation du second degré à l'inconnue $x=\frac{c^{2}}{b^{2}}$
    La solution à conserver est mon $\lambda$. Etc.
    Mais j'ai pu me tromper quelque part...
    Bonne journée.
    Fr. Ch.
  • J’ai tenté sur le téléphone....94156
  • kolotoko,

    La figure permet de se détacher du texte.
    Dans un texte on doit lire chaque phrase.
    Dans une figure, TOUTES les données sont visibles en même temps.

    Tu as raison, même avec une mauvaise figure (pas à l’échelle, traits pas droits, cercle pas rond) on peut raisonner.
  • Bonjour,
    merci Dom pour la figure.

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Bonjour,

    Un intermédiaire: $\overrightarrow{OI}=\dfrac{3}{5}\overrightarrow{OA}$.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour,

    J'obtiens pour l'aire:

    $$\mathcal{A}=\dfrac{3\sqrt{3}+\sqrt{219}}{20}\,R^2$$
  • Bonjour,

    moi aussi, soit environ 0,999740050R2

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • $I$ est le barycentre de $\{(A,3);(B,1);(C,1)\}$

    On en déduit la formule de Rescassol puis on calcule $\sin\,\theta=\dfrac{3\sqrt{3}+\sqrt{219}}{20}$94166
  • En fait, la question intéressante dans cet exercice serait plutôt : le triangle ABC est-il isocèle en A ?
    Graphiquement, on aurait envie de dire oui, vu que $\sin \theta \simeq 0,9997$, soit $\theta \simeq 88,7$°.
  • Oui. Lors de l’édition de la figure sous GeoGebra, j’ai eu envie de modifier pour que l’on n’ait pas cette impression, en vain :-).

    De même, lorsque l’on voit que c’est quasiment « $R^2$ », on s’interroge de la même manière.
  • Bonjour,

    la question est : comment trouver la valeur donnée par Lake et comment guider un élève de lycée pour conduire le calcul ?

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Je ne pensais pas que cela posait des difficultés.

    Dans le triangle $OIC$, avec $OI=\dfrac{3}{5}\,R$, la loi des sinus donne $\sin\widehat{C}=\dfrac{3\sqrt{3}}{10}$ d'où $\cos\,\widehat{C}=\dfrac{\sqrt{73}}{10}$

    Puis $\sin\,\theta=\sin\,(\widehat{C}+60)=\sin\,\widehat{C}\,\cos\,60+\sin\,60\,\cos\,\widehat{C}$

    et on a $\mathcal{A}=R^2\,\sin\,\theta$

    Mais j'ai peut-être mal compris la question de kolotoko ...
  • Bonjour,

    je n'ai absolument pas fait ainsi .

    Puisque OI vaut les trois cinquièmes de OA et que la base BC est le double de OC je me dis que l'aire du triangle ABC vaut les dix tiers de l'aire du triangle OIC.

    Je calcule l'aire du triangle OIC qui vaut la moitié du produit de la hauteur OH par la base IC.

    La hauteur OH vaut le produit de OI valant les trois cinquièmes du rayon R par sin 60 valant la moitié de la racine carrée de trois.

    La base IC notée x se calcule en utilisant la formule d' Al Kashi.

    J'arrive à l'équation du second degré 25x2 - 15Rx - 16R2 = 0 qu'on sait résoudre.

    Tous calculs faits on trouve le résultat annoncé et c'est heureux.

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Je Bonsoir,

    Quand j'ai commencé à lire ton message, kolotoko, j'ai pensé que ta solution était "meilleure" dans la mesure où elle était accessible à des élèves de seconde ((en supposant qu'ils connaissent les lignes trigonométriques dans un triangle rectangle ?) et sans parler de $\vec{OI }=\dfrac{3}{5}\,\vec{OA}$). Mais Al Kashi et une équation du second degré m'ont fait déchanter.

    Au reste, à la question:
    kolotoko a écrit:
    et comment guider un élève de lycée pour conduire le calcul ?

    Je ne suis pas prof, mais:

    pour une saine compréhension des choses, je suis persuadé qu'un préalable est la réalisation d'une figure "exacte". A ce sujet, la mienne n'est pas terrible. Il s'agit de construire le point $I$ qui est l'intersection de deux lieux:

    - Le cercle de centre $O$ et de diamètre $\dfrac{3}{5}\,R$

    - L'arc $OIC$ capable d'un angle de 60° interceptant la corde $[OC]$ (j'ai dessiné, à tort, le cercle complet).

    Ces notions "d'arcs capables" (voire de lieux) sont totalement inconnues au lycée aujourd'hui.

    Bref, il y a du boulot...
  • Bonjour,

    on aurait peut-être une figure plus "propre" en modifiant l'énoncé et en remplaçant l'angle de 60° par un angle de 30°.
    Bien cordialement.
    kolotoko
  • Bonjour,

    Avec 30°:94256
  • Bonjour,

    oui , merci pour la figure.

    On pouvait essayer aussi 45° et on trouve (3 + 41^0,5)/10 R2 = 0,940312423743R2.

    Et, c'est à peu près tout comme valeurs de l'angle alpha facilement utilisable et constructible.

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Bonjour,
    en suivant la méthode proposée par Lake, on obtient la formule générale que je craignais plus compliquée qu'elle n'est. $$

    A = R^2\frac{\sin(\alpha) }{5} \big(3 \cos(\alpha) + \sqrt{25-9\sin^2(\alpha)}\big).

    $$ Cordialement
  • Bonjour,

    Oui, et une aire maximale lorsque $\sin\,\alpha=\dfrac{5}{\sqrt{34}}$
  • Bonjour,

    oui bien sûr , quand le triangle ABC est isocèle rectangle.

    Bien cordialement.

    kolotoko
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