Morley sans trisectrices

Bonjour,

$ABC$ est un triangle quelconque. Les triangles $ABD$, $BCF$ et $AEC$ sont semblables, d'angles $30°$,$30°$ et $120°$.
Prouver que $DEF$ est équilatéral.120676

Réponses

  • Bonjour,

    1) Je parie, à priori, que si on prend $D,E,F$ à l'extérieur de $ABC$, c'est encore vrai.
    2) Pas le temps tout de suite cause kiné, mais la méthode avec Morley circonscrit est claire:
    On passe de $B$ à $D$ par une similitude de centre $A$, d'angle $\dfrac{\pi}{6}$ et de rapport $\dfrac{\sqrt{3}}{3}$, et permutation circulaire, d'où les affixes de $D,E,F$.
    Il n'y a plus qu'à vérifier que $d+je+j^2f=0$ (ou l'autre).

    Cordialement;

    Rescassol
  • Et en plus, il me semble me souvenir que $AE$, $BF$, $CD$ sont concourantes, sur l'hyperbole de Kiepert.
  • Bonjour
    Chaurien a évidemment raison puisqu'on a $3$ triangles isocèles semblables. Le point commun aux droites $AE,BF,CD$ rappellera des souvenirs à ceux qui ont regardé "Secrets d'histoire" à la télé hier soir.
    Petite question subsidiaire : exprimer la longueur d'un côté du triangle $DEF$ en fonctions des longueurs $a,b,c$ des côtés de $ABC$
    Bien cordialement. Poulbot
  • Bonjour à tous
    La configuration de Ludwig n'est que l'écume d'une configuration beaucoup plus célèbre et qui ne doit rien à notre dictateur patenté dont nous sommes si fiers!
    Une configuration où Brocard et Lemoine apparaissent à tous les niveaux et que je schématiserai par le diagramme:
    $$(C,A)\mapsto (A,B)\mapsto (B,C)\mapsto (C,A)\qquad$$
    faute de savoir faire un triangle commutatif!!!!!
    Sniff!!!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour pappus,
    Alain, comment fais-tu un triangle commutatif en Latex ?
    J'ai tenté ceci :

    $\xymatrix{
    & \mathcal{L} \ar[dl]_{\pi_j} \ar[dr]^{\pi_i}
    \ar@{}[d]|-{\circlearrowleft} \\
    G_j \ar[rr]_{\pi_i^j}
    && G_i
    }
    $
    Amicalement.
  • Voici un essai, je te laisse le modifier.


    \[
    \xymatrix{
    A \ar[r]^{f} \ar[dr]_{g\circ f} & B \ar[d]^{g} \\
    & C
    }
    \]
  • Merci Bouzar
    Saurais-tu faire un diagramme commutatif en forme de triangle équilatéral (qui semble tant obséder Ludwig)?
    La syntaxe $\LaTeX$ de ces diagrammes commutatifs n'est pas aisée à retenir et de plus mon triangle n'est pas tout à fait commutatif puisque les flèches tournent dans le même sens.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour Pappus
    Nous avons à notre disposition Émile LemoIne et Timoléon LemoYne.
    En ce qui concerne ta configuration, je pencherais plutôt pour le deuxième mais qui sait...
    Amicalement. Poulbot
  • Merci Poulbot
    Pourtant le triangle de similitude est le second triangle de Brocard inscrit dans le cercle de similitude lequel est le cercle de Brocard de diamètre $OK$ joignant le centre $O$ du cercle circonscrit au triangle $ABC$ à son point de Lemoine (sans y)$K.\qquad$
    Le triangle invariable dont les sommets sont situés sur les médiatrices, est indirectement semblable au triangle $ABC$ dans une similitude de centre $G$.
    Je ne sais pas trop quelles sont les droites invariantes de cette similitude indirecte mais tu dois le savoir car tu sais tout!
    Quant au point directeur, il n'est autre que le centre de gravité $G$.
    Tout cela parait trop beau pour être vrai et nos anciens devaient être dans l'épectase en contemplant cette configuration!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
    Référence: Rouché-Comberousse Géométrie dans l'espace, Note III Sur les transformations linéaires et quadratiques, Article 54, page 635
    Un petit clin d'oeil!
    Il ne faut pas prendre les transformations linéaires du Rouché-Comberousse pour ce que vous croyez. Ce sont des transformations projectives défuntes et bien défuntes!
  • Merci Pappus d'avoir rectifié mon erreur. Elle provenait du fait que pas mal d'articles et d'ouvrages sont signés Brocard et LemoYne
    Amicalement. Poulbot
  • Bonsoir,

    La longueur d'un côté du triangle $DEF$ est $\sqrt{\dfrac{a^2+b^2+c^2-4\sqrt{3}Aire(ABC)}{6}}$.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonsoir Rescassol, pappus, poulbot et à tous,

    Du coup, tu donnes une nouvelle démonstration de l'inégalité de Weitzenböck :

    $a^2+b^2+c^2-4\sqrt{3}Aire(ABC) \geq 0.$

    Amicalement
  • Bonjour à tous
    Je voudrais critiquer l'énoncé de Ludwig, (j'espère qu'il ne m'en tiendra pas rigueur!), pour le replacer dans son véritable cadre auquel Poulbot et moi avons fait allusion (entre nous!).
    La figure que nous a proposée Ludwig est exacte mais son énoncé est à prendre avec des pincettes.
    Dans un premier temps, je voudrais modifier (légèrement) son énoncé pour le rendre exact.
    Comme il nous a dit que le triangle $ABC$ pouvait être quelconque, je me suis permis de prendre le triangle $ABC\ $ un peu raplapla pour voir ce qui se passait et j'ai obtenu la figure suivante.
    Cette figure est elle bien gérée par son énoncé?
    Amicalement
    [small]p[/small]appus120704
  • Oui, bonsoir pappus, tu as raison, mon énoncé initial n'était pas parfait et je le savais. Seulement je ne voyais pas trop comment tourner les phrases pour le rendre exact et puis j'ai eu la flemme. Je me suis dit qu'il valait mieux faire court et que de toute façon tout le monde verra bien où est le problème.
    Sinon j'avais pensé écrire quelque chose comme : on place les sommets principaux des triangles isocèles $ABD$, $BCF$ et $AEC$ du côté de la base qui contient le triangle $ABC$. Mais c'est pas terrible. Ou alors avec l'adjectif extérieur comme l'a fait Rescassol, quoique ta nouvelle figure montre que ces sommets ne sont pas forcément dans le triangle.
  • Bonsoir Ludwig
    La manière dont tu veux poser cet exercice est intéressante en elle même car je pense qu'ainsi on peut la proposer à des lycéens de Terminales, ce qui n'est pas le cas de ce ce que je veux faire.
    Je vais déjà analyser ta seconde phrase, la première se contentant d'affirmer que le triangle $ABC\ $ est quelconque.
    Je cite: Les triangles $ABD$, $BCF$ et $AEC$ sont semblables
    En particulier les triangles $ABD$ et $BCF$ sont semblables.
    Traditionnellement cela signifie que l'application affine $s:ABD\mapsto BCF$ est une similitude
    Cette notation signifie $s(A)=B$, $s(B)=C$, $s(D) =F$
    L'ordre des points est donc très important.
    C'est pourquoi dire que les triangles $BCF$ er $AEC$ est une erreur car il implique que $B$ s'envoie sur $A$ et $C$ sur $E$, alors qu'on s'attend plutôt à ce que $B$ s'envoie sur $C$, $C$ sur $A$ et $F$ sur $E$
    Tu aurais dû donc écrire:
    les triangles $ABD$, $BCF$ et $CAE$ sont semblables
    Maintenant il y a similitudes et similitudes.
    Quand j'ai appris la théorie des triangles semblables, il n'y avait aucune idée de transformations sous jacentes.
    On apprenait cette théorie en Seconde, essentiellement pour pouvoir montrer le théorème de Pythagore.
    C'est pourquoi le théorème de Pythagore a perdu son statut de théorème et est devenu un axiome puisque la théorie des similitudes n'est plus enseignée!
    Si on veut avoir un énoncé propre, il faut penser aux similitudes en tant que transformations et les seules enseignées chez nous avant leur abolition étaient les similitudes directes qui occupaient tout un chapitre du Lebossé Hémery et qui avaient le gros avantage de former un groupe.
    Tu aurais dû donc écrire:
    Les triangles $ABD$, $BCF$ et $CAE$ sont directement semblables
    Mais ton choix des notations $D$, $E$, $F$ n'est pas très heureux.
    Le coté $BC$ est opposé au sommet $A$, le coté $CA$ au sommet $B$ et le côté $AB$ au sommet $C$.
    Pour respecter l'ordre lexicographique, j'aurais plutôt choisi les triangles $BCD$, $CAE$, $ABF$.
    Maintenant j'aurais proposé l'énoncé suivant qui n'a rien à voir avec le tien et qui est beaucoup beaucoup beaucoup plus dur (?) à résoudre:
    Soit $ABC$ un triangle quelconque, trouver tous les triangles équilatéraux $DEF$ tels que les triangles $BCD$, $CAE$, $ABF$ soient directement semblables.
    Essaye maintenant de rédiger un nouvel énoncé plus élémentaire pour des lycéens mais correct cette fois-ci en s'inspirant de ce que tu voulais proposer avec tes angles de $30°$, $30°$, $120°$.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
    PS
    Il y a aussi des similitudes indirectes intervenant sur la figure et il y a des choses très intéressantes à dire sur elles!
  • Bonne Nuit à tous et faites de beaux rêves.
    Une solution synthétique de mon problème est possible mais elle suppose connue la configuration des trois similitudes dont Pierre et Poulbot ont souvent parlé ici même dans le passé!
    Autant décrocher la lune.
    Je me demande si on ne peut pas aussi Rescassoliser.
    Par exemple , $BCD$ et $CAE$ directement semblables s'écrit:
    $$\begin{vmatrix}
    b&c&1\\
    c&a&1\\
    d&e&1
    \end{vmatrix}
    =0
    \qquad
    $$
    Et l'équilaritude du triangle $DEF$ s'écrit au choix:
    $d+\jmath e+\jmath^2f=0$ ou bien $d+\jmath^2e+\jmath f=0$
    car il y a deux orientations possibles pour un triangle équilatéral.
    Je n'ai pas encore essayé de résoudre ces équations mais il ne vous est pas interdit de le faire!!!!!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
    PS
    1° La résolution de ce système linéaire, (finalement ce n'est pas aussi difficile que cela puisque l'algèbre linéaire est encore provisoirement enseignée chez nous!), devrait conduire aux conditions (maladroitement ) décrites par Ludwig dans son premier message!
    2° Après avoir mis les mains dans le cambouis, je m'aperçois que la première phrase de Ludwig ( le triangle $ABC\ $ est quelconque) est elle aussi à prendre avec des pincettes!120760
  • Bonjour,

    C'est vrai que démontrer le théorème de Pythagore en utilisant des triangles semblables c'est peut-être bien ce qu'il y a de plus simple, en plus on a en même temps la relation entre la hauteur relative à l'hypoténuse du triangle et les segments qu'elle découpe sur celle-ci. Oui, un truc à faire c'est certain en classe de troisième aujourd'hui, surtout qu'en quatrième les élèves passent souvent à côté de la compréhension des preuves qu'on peut leur proposer.

    Pour la consigne du problème de ce fil je propose de la modifier en utilisant la notion d'angles orientés : les triangles $BCD$, $CAE$ et $ABF$ sont directement semblables avec $(\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AF})=(\overrightarrow{BF},\overrightarrow{AB})= \frac{\pi}{6}.$
    On traite ensuite de la même façon le cas où ces angles valent $- \frac{\pi}{6}.$

    Faut-il écarter le cas du triangle $ABC$ équilatéral ? Car alors on obtient $D$, $E$ et $F$ confondus, mais on peut dire qu'il s'agit d'un triangle réduit à un point.
  • Mon cher Ludwig
    [large]C'est pire que cela![/large]
    Il y a une infinité de solutions!
    Attention, c'est mon problème qui, dans ce cas, a une infinité de solutions!
    Un système linéaire qui a une infinité de solutions, cela ne devrait avoir rien d'étonnant.
    Je t'ai dit avoir mis les mains dans le cambouis.
    Je ne devrais pas être le seul à le faire!
    Quant à la rectification de ton énoncé, tout dépend du public auquel tu t'adresses.
    Si tu veux le proposer à des classes de troisième, tu ne peux leur parler de similitudes directes ou indirectes.
    Il faut être beaucoup plus terre à terre.
    Par exemple, on construit le triangle isocèle $BCD$ en $D$, tel que $\widehat{BDC}=120°\ $ et tel que les points $A$ et $D$ soient dans le même demi-plan limité par la droite $BC.\ $, etc,etc...
    Je te laisse écrire la suite!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus120762
  • Bonjour à tous
    Ou on pose cet exercice de Ludwig correctement au ras des pâquerettes à des élèves de Troisième comme je l'ai suggéré et il faudra toute la virtuosité de Jean-Louis pour le résoudre avec les maigres moyens du bord, en gros les axiomes de Thalès et de Pythagore ou bien on pose mon exercice à des Capésiens ou des Agrégatifs ou peut-être à de bons élèves de Terminales s'ils ont choisi la bonne section car ils sont censés savoir ce qu'est une similitude directe (prière de ne pas rire!).
    Mais je doute fort qu'ils puissent faire par eux mêmes ne serait-ce que le début du commencement du moindre calcul compte tenu de la vacuité de leurs connaissances en géométrie!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
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