Un joli exercice

Bonjour,
En cette période de confinement je me permets de vous partager un exercice de géométrie, assez classique mais très joli.
Soit $ABC$ un triangle, $\Gamma$ son cercle circonscrit et soient $t_B$ et $t_C$ les tangentes à $\Gamma$ respectivement en $B$ et $C$. On note $D$ l'intersection de $t_B$ et $t_C$, montrer que $(AD)$ est la symédiane issue de $A$ du triangle $ABC$ (dans le cas où $t_B//t_C$ on considérera que $(AD)$ est la parallèle aux tangentes passant par $A$).

Quentin H.

Réponses

  • Mon cher Quentinh21
    Je dirais plutôt que ton exercice était autrefois une question de cours!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Étant en terminale, je sais que les programmes se sont appauvris en mathématiques, en géométrie notamment, je ne pensais cependant pas que l'exercice était aussi connu (il n'empêche que la démonstration en reste jolie).
  • Quentin H, tu as raison, c'est un très joli exercice. Il faut que tu saches que sur ce forum, nous avons un petit groupe de géomètres qui sont d'un niveau exceptionnel dans cette discipline, et qui discutent entre eux, à cent coudées au-dessus du vulgaire. C'est une aristocratie légitime, car fondée sur le savoir. Mais nous, qui venons en second, nous pouvons aussi nous régaler de beautés plus accessibles.
    Dans son message pappus exagère. Moi j'ai eu mon bac Math-Elem en 1962, eh bien on ne savait pas ce que sont les symédianes, ce n'était pas du tout une « question de cours », ce l'était peut-être vingt ou trente ans auparavant, à l'époque de Papelier, mais pappus n'est pas si âgé je pense.
    Je trouve admirable qu'un élève de Terminale les connaisse aujourd'hui et apprécie la beauté d'une telle propriété et on ne peut que l'en féliciter. Ne t'en fais donc pas, quentinh21, l'intervention de pappus ne signifie pas que ce résutat soit « aussi connu », elle signifie qu'il est connu de lui et de deux ou trois géomètres hors du commun, mais pour le reste du monde mathématique, tu as bien fait de nous l'offrir.
    Bonne soirée.
    Fr. Ch.
  • En effet j’aime appeler les géomètres du forum mes géo-maîtres ;-)
  • Voici un exercice un peu plus corsé pour les adeptes de géométrie (assez classique tout de même):
    Soit $A,B,C,D$ quatres points cocycliques, et soient $E$ le point d'intersection de $(AD)$ et $(BC)$, $F$ le point d'intersection de $(AC)$ et $(BD)$, $M$ le milieu de $[CD]$. Soit $N$ le point du cercle circonscrit de $AMB$ distinct de $M$ vérifiant $\dfrac{AM}{BM}=\dfrac{AN}{BN}$, alors montrer que les points $E,F,N$ sont alignés.
  • Bonne Nuit à tous
    Je suis assez vieux pour avoir appris la géométrie au lycée dans le Lebossé-Hémery, classe de Mathématiques.
    Ci-dessous le petit extrait suivant (page 226) que chacun appréciera!
    C'était bien une question de cours!
    Amicalement et sans rancune!
    [small]p[/small]appus98506
  • J'attendais cette objection car j'avais déjà le traité de Lebossé-Hémery lorsque j'étais lycéen. J'étais dans un petit lycée de province et il n'était pas en usage dans ma classe, mais je l'avais acheté d'occasion à un élève qui venait d'avoir le bac, comme complément. Ce qu'on appelle question de cours, c'est une question qui figure au programme de la classe. Ce programme est cité dans ce traité et ne comprend pas du tout les symédianes. Le traité de Lebossé-Hémery proposait des connaissances bien au-delà de ce programme, et c'est sans doute pour ça qu'il est encore utilisé aujourd'hui. De même le cours d'arithmétique de Lespinard-Pernet proposait les congruences et celui de Maillard-Millet, les axiomes de Peano. Ce n'étaient pas pour autant des questions de cours.
  • Mon cher Chaurien
    A l'époque, j'étais dans un des meilleurs lycée de France, celui de La Flèche et je te prie de croire que notre prof, le fameux Pilou (Fatz) non seulement nous avait fait voir les symédianes mais aussi avait enseigné aux meilleurs d'entre nous les fondements de la géométrie circulaire.
    Le second exercice de Quentinh21 n'est difficile que parce que la définition du point $N$ est volontairement obscure.
    Elle entraîne simplement que le quadrangle $ABMN$ est un défunt quadrangle harmonique.
    Je vais faire mon raisonnement dans le cas particulier où le point $G=AB\cap CD$ est extérieur au cercle $\Gamma$ contenant les points $A$, $B$, $C$, $D$.
    Le cercle $\gamma$ de diamètre $OG$ coupe $\Gamma$ aux points $U$ et $V$ qui sont les points de contact des tangentes issues du point $G$ à $\Gamma$.
    La droite $UV$ est donc la polaire de $G$ qui contient aussi les points $E$ et $F$ d'après une construction classique de la polaire.
    Ce cercle $\gamma$ passe par le milieu $M$ de $CD$ et par le milieu $P$ de $AB$.
    Son image par la cycline involutive (transposition circulaire) $\tau$ de points fixes $A$ et $B$ est donc une droite $L=\tau(\gamma)$
    D'autre part le quadrangle $ABUV$ est harmonique puisque le pôle $G$ de $UV$ est situé sur $AB$.
    Donc $\tau$ échange $U$ et $V$.
    Ainsi $L=UVEF$ est la polaire de $G$
    Enfin $M\in \gamma$ et $\tau(M)=N$ puisque le quadrangle $ABMN$ est harmonique.
    Donc $N\in L=UVEF$.
    Il doit y avoir un raisonnement valable dans tous les cas de figure mais pour le moment j'ai surtout envie d'aller faire dodo.
    Donc bonne nuit à tous et faites de beaux rêves!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus98510
  • Cher Pappus, cher Brution,

    j'ai connu le Prytanée en Math. sup avec comme professeur Rivière...un moulin à parole...
    En fin d'année, j'ai continué en spé A' au lycée Thiers de Marseille...

    http://jl.ayme.pagesperso-orange.fr/Docs/Le theoreme de Reim aux Armees.pdf

    Avec toutes mes amitiés
    Jean-Louis
  • Bonjour.

    La Sarthe a besoin de vous. Mangez des rillettes.

    A part cela, il semble utile de signaler que le point de Lemoine est invariant par projection. Si vous prenez la photo d'un cercle, le résultat n'est pas un cercle, mais une ellipse. Le centre de cette ellipse n'est pas l'image du centre du cercle. Par contre le point de Lemoine de l'ellipse est l'image du point de Lemoine du cercle. Et cela suffit à déterminer l'ellipse image.

    Cordialement, Pierre.
  • Bonjour à tous
    Voici le raisonnement à faire dans le cas général.
    Sur la figure ci-dessous, (tous les points sont dans la limite de l'épure, essayez de faire la même chose!), je me suis arrangé pour que $G=AB\cap CD$ soit situé à l'intérieur de $\Gamma$.
    Plus question d'utiliser les points $U$ et $V$ qui n'existent plus, il faut trouver deux autres points, évidents d'ailleurs puisqu'ils sont sur la figure, à savoir les points $G$ et $O$.
    $G'=\tau(G)$ est simplement le conjugué harmonique de $G$ par rapport aux points $A$ et $B$, il est donc situé sur la polaire $L=EF$ de $G$. C'est tout simplement $L\cap AB$
    Pour le point $O$, c'est à peine plus difficile à condition d'avoir quelques connaissances sur les quadrangles harmoniques.
    Le triangle $AOB$ est isocèle et il en résulte que $O'=\tau(O)$ est le point diamétralement opposé à $O$ sur le cercle $(AOB)$.
    Par suite $O'$ est le point inverse de $P$ par rapport à $\Gamma$, ce qui entraine que $O'\in L$ car il était bien connu que $\gamma$ et $L$ s'échangeaient dans l'inversion par rapport à $\Gamma$
    $QED$
    Par acquit de conscience, j'ai tracé en rouge la définition aberrante du point $N$.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus98524
  • Décidément, je ne comprends pas nos géomètres. Je croyais que le point de Lemoine était relatif à un triangle. Et voici qu'on parle du point de Lemoine d'un cercle ou d'une ellipse. Mais bon, qu'ils se comprennent entre eux c'est peut-être l'essentiel...
  • Mon cher Pierre
    Ma mère me donnait une plaquette de beurre, un pot de rillettes et une tablette de chocolat pour tenir le trimestre.
    A la fin tout cela ne sentait plus très bon!
    Par mesure de précautions, je croquais la tablette en entier dans le train qui m'amenait à La Flèche.
    C'était toujours cela de pris sur mes petits camarades!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Mon cher Chaurien
    Le point de Lemoine est le perspecteur du cercle circonscrit, c'est plus ou moins ce que voulait montrer Quentinh21.
    Si tu fais une transformation projective ou plus simplement si tu oublies (le fameux foncteur d'oubli!), les structures affine et euclidienne, il perd son statut de point de Lemoine mais il conserve son glorieux rôle de perspecteur.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • @ Chaurien. L'intérêt principal du point de Lemoine d'un triangle est d'être utile pour étudier le cercle circonscrit à ce triangle. C'est cela le "message" que je veux faire passer. Un message plus précis aurait été: le point de Lemoine d'un triangle est le perspecteur du cercle circonscrit. Mais cela supposerait de décrire ce qu'est un perspecteur: la place de la deuxième étape est après la première.

    Cordialement, Pierre.
  • Malgré les nombreux livres de géométrie que j'ai je ne sais pas ce qu'est un perspecteur. Et il est à craindre que nous soyons nombreux sur ce forum à partager cette ignorance.
  • Mon cher Chaurien
    Ce n'est pourtant pas faute d'en parler!
    Je les utilise dans un fil voisin avec comme toujours figures et calculs à l'appui!
    Visiblement tu ne les lis pas!
    Si tu ne comprends pas une notion, c'est à toi de poser les questions nécessaires en temps utile!
    J'avoue ne pas aimer ce néologisme de perpecteur copié de l'anglais: perspector.
    Auparavant j'utilisais la locution: centre de perspective.
    Nous vivons à une époque où il faut aller vite mais les anglais nous battront toujours sur le plan de la concision!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • @Chaurien.

    Pour chaque conique propre, il existe (au moins) un repère de $\mathbb P _\mathbb{C} \left(\mathbb C ^3\right)$ dans lequel son équation est $xz-y^2=0$. Cette propriété est la clef de la plupart des démonstrations. C'est aussi la base de la procédure locusconi.

    On appelle triangle polaire d'un triangle donné le triangle dont les sommets sont les conipôles des côtés du triangle d'origine. Et alors ou bien les deux triangles sont égaux (triangle auto-polaire) ou bien ils sont en perspective. Cela fournit un perspecteur, et une perspectrice.

    Le lecteur est prié de se remuer les méninges et de comprendre par lui même si l'on examine la configuration à conique constante (on parle alors du perspecteur du triangle) ou bien à triangle constant (triangle de référence). On parle alors du perspecteur de la conique.

    Cordialement, Pierre.
  • On a $ABC$ et $abc$ deux triangles d'un même plan.
    Ils sont $\textbf{en perspective}$ quand les intersections des droites $AB$ et $ab$, $AC$ et $ac$, $BC$ et $bc$ sont alignées sur $\textbf{l'axe de perspective}$.

    Les droites $Aa$, $Bb$ et $Cc$ se coupent en un point appelé $\textbf{perspecteur}$ ou plus joliment $\textbf{centre de perspective}$.
    ...98606
  • Merci, df, pour ces explications et cette figure, d'une clarté bienvenue !
    Bien cordialement
    JLB
  • Bonjour à tous,

    >>pappus:

    Tu fais souvent allusion à un certain "pilou"; j'ai eu comme professeur de mathématiques un Monsieur Fatz en sup au lycée Corneille de Rouen en 1974.
    Se pourrait-il qu'il s'agisse du même homme ?

    Amicalement.
  • Mon cher Lake
    C'est possible!
    C'était un très jeune agrégé quand je l'ai eu comme enseignant et toi tu l'aurais eu à la fin de sa carrière!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Jelobreuil: les définitions sont assez simples finalement ! C'est leur utilisation pertinente dans des exercices qui peut vite devenir nébuleuse ! Je parle pour moi uniquement bien sûr.
    Voici un exemple de géométrie projective où interviennent les perspecteurs. ll est possible qu'il ait déjà été traité sur ce forum.

    Soient deux triangles $A_1B_1C_1$ et $A_2B_2C_2$.
    Soient $A'=B_1C_1 \cap B_2C_2,\: B'=C_1A_1 \cap C_2A_2, \: C'=A_1B_1 \cap A_2B_2$.
    Supposons que le triangle $A'B'C'$ soit en perspective avec le triangle $A_1B_1C_1$ de même qu'avec le triangle $A_2B_2C_2$ avec pour centres de perspective respectifs $D_1$ et $D_2$.
    Montrer que les points $A_1, B_1, C_1, D_1, A_2, B_2, C_2, D_2$ sont sur une même conique.
    ...98622
  • Merci de m'avoir donné les explications que j'avais demandées. J'ai pas mal de livres de géométrie dont les dates s'échelonnent sur plus d'un siècle, peut-être une centaine, mais je n'ai vu nulle part : « perspecteur », ni d'ailleurs « circumcévien ». Heureusement que nous vivons à l'heure d'Internet... À se demander comment nous faisions auparavant ! Abusant de votre patience, oserais-je vous demander de m'indiquer des livres où l'on trouve toutes ces notions ?
    Encore grand merci, et bonne journée.
    Fr. Ch.
  • Mon cher Chaurien
    La meilleure référence est le glossaire de Pierre mais il est en anglais!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • J'ai déjà expliqué plusieurs fois que j'ai un niveau très médiocre en anglais courant, mais que les maths en anglais ça ne me gêne pas du tout. Je cite très souvent des ouvrages en anglais, car nécessité fait loi, et j'encourage les collègues à ne pas hésiter à les consulter, même s'ils ont un niveau aussi déplorable que le mien, car le vocabulaire mathématique suffit. Merci de me communiquer la référence de ce glossaire.
    Bonne soirée.
    Fr. Ch.
  • Merci à nos géomètres de m'avoir patiemment répondu. Mais je m'étonne qu'aucun ouvrage existant, en français, en anglais ou autre, ne présente ces notions.
    Bonne journée.
    Fr. Ch.
  • On crée, si vraiment nécessaire, le vocabulaire qu'on veut...
    en respectant la beauté de la langue française.

    "Perspecteur" n'est pas très poétique,
    il m'évoque le fisc et ses sbires.

    Nous avions le centre de perspective...

    J'eusse vu deux triangles perspectifs de centre O
    ou desarguiens de droite $d$.

    Bien sûr, je ne suis francophone ni de mère ni de père.
  • Bonjour Chaurien,

    La notion de perspecteur est certes ésotérique mais on la trouve déjà chez Chasles dans son Traité des sections coniques (1865, réédité chez Gabay). Elles est aussi évoquée dans le livre Coniques projectives, affines et euclidiennes de Bruno (C&M) et dans le Géométrie projective de Sidler (Dunod, hélas épuisé depuis perpète).98818
  • Une référence est KImberling.

    Pour ce qui est de la po et zie, on pourrait aussi militer pour dire hortocentre au lieu de orthocentre: musarder dans un jardin est bien supérieur à la rectitude angulaire.

    Cordialement, Pierre.
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