Des rectangles, triangles et un cercle

Bonjour a tous,

Je cherche le rectangle rouge EFGH inscrit dans le vert AJKI. Je me concentre sur un quart seulement de la construction, qui me semble suffisant: le rectangle ABCD.
Nous connaissons h et w, hauteur AD et largeur AB de ce rectangle.
Du rectangle inscrit nous ne connaissons que d, le petit coté EF.
Pour la suite je pose x = AE, y = AF et encore beta l’angle AFE (aussi égal a alfa, BEH). Trouver l’une de ces trois grandeur suffira.

Je n’ai su approcher ce problème simplement encore. J’ai donc commencé une démarche analytique qui débute ainsi :
CF2 = w2 + (h-y)2 (1)
CE2 = h2 + (w-x)2 (2)
d2 = x2 + y2 (3)
CE = CF et CE2 = CF2 donc :
w2 + (h-y)2 = h2 + (w-x)2
w2 + h2 - 2hy + y2 = h2 + w2 – 2wx + x2
y2 – 2hy = x2 – 2wx (4)
(3) => x = SQRT (d2 - y2) (x >= 0)
et x2 = d2 - y2
Cela dans (4) devient :
y2 – 2hy = d2 - y2 – 2w * SQRT (d2 - y2)
soit : 2y2 - 2hy -d2 = -2w sqrt (d2 - y2)
J’élève au carré pour faire disparaître la racine…
(y2 – hy - d2/2)2 = w2 (d2 - y2)
Soit une équation du 4eme degré en y a résoudre. Je sais qu’il existe au moins une solution réelle par simple construction géométrique, donc le calcul devrait aboutir.
Je l’ai tenté avec les méthodes de Ferrari puis Cardan, mais pour le moment ne suis pas encore parvenu a trouver une solution correcte (j’ai du faire des erreurs de calculs, je vais revoir tout cela minutieusement encore).
Est ce selon vous une approche correcte ? Ou en voyez vous une plus simple (eg trigonométrique) ?
J’avoue avoir bien du mal avec ces longs calculs, mais il me faut un résultat formel générique.
Merci pour vos idées et corrections..

ALeX105120

Réponses

  • Bonsoir Alex,
    Tu connais AB et AD, autrement dit, tu peux écrire l'équation du cercle bleu de centre C, en notant R son rayon. Tu peux alors calculer les longueurs que tu as appelées "x" et "y" (très maladroit, ce choix de notation !), que j'appellerais plutôt "e" et "f", respectivement, comme les intersections du cercle et des axes de coordonnées. Ceci devrait te donner e et f en fonction de R. Et en appliquant le théorème de Pythagore au triangle AEF et à l'un des triangles CDF et CBE, connaissant d (la largeur EF), tu devrais parvenir à trouver les inconnues e et f, il me semble ...
    Je vais essayer de voir ce que ça donne, de mon côté ...
    Bien cordialement
    JLB
  • C'est un rectangle inscrit dans un rectangle.

    Rectangle
  • Pour le dessiner, c’est intersection de l’hyperbole de la similitude et du cercle du théorème de Pythagore.105164
  • Merci ClaudeP,
    C'est exactement ce problème en effet. Et il conduit de la même manière que mon raisonnement ici a une équation du 4eme degré. Je devrais donc pouvoir y arriver aussi de la sorte, tout en conservant les valeurs littérales. I l me reste a corriger et revérifier mes calculs donc.
    Quant a votre proposition graphique, je ne suis pas sur de pouvoir l'utiliser - il me faudra chercher un peu pour la comprendre.

    Merci
  • Bonsoir JLB,

    Merci pour cette proposition. Je vais y regarder de plus près.
    De prime abord, elle me semble toutefois, après un petit calcul (peut être trop rapide ?), aboutir à une équation du même style que ci dessus avec un carre de e et un facteur f ... f, qui, déduit de AEF, revient à une racine carrée de e. Je ne sais pas comment résoudre autrement qu'en élevant au carré, ce qui mène encore à une équation du 4ème degré. Me trompe je ?

    Merci.
    ALeX
  • Pour ton dessin, l’hyperbole sera x/(AI-y) = y/(AJ-x) et le rayon du cercle sera d.

    Même en utilisant la trigonométrie, on va arriver à une équation quartique.
  • Bonjour ,
    l'hyperbole proposée par ClaudeP est équilatère . Sa construction par GeoGebra par exemple ne nécessite qu'un 5° point .
    Voir fichier joint .
    Cordialement
  • Bonsoir Alex,
    Oui, en effet, ma suggestion n'est pas vraiment opérationnelle, je m'en suis vite rendu compte, mais quand j'ai vu que Claude P. t'aiguillait sur le site de Gérard Villemin, connaissant bien ce site, je me suis dit que tu y trouverais sans peine toutes les indications nécessaires ...
    Bien cordialement
    JLB
  • On peut aussi [prendre] le sommet de l'hyperbole pour le 5° point.106064
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