Évaluation d'un rapport

Bonjour,

1. ABC un triangle
2. P un point de [BC] tel que PB/PC = p
3. Q un point de [AC] tel que QA/QC = q
4. R un point de [AB] tel que RA/RB = r
5. X le point d’intersection de (AP) et (QR).

Question : évaluer XA/XP en fonction de p, q et r.

Sincèrement
Jean-Louis

Réponses

  • Bonjour,

    $\dfrac{qr(1-p)}{q-pr}$ au signe près.

    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour Rescassol,
    merci pour votre évaluation...

    Comment faites-vous synthétiquement? (car je tourne en rond...)

    Sincèrement
    Jean-Louis
  • Mon cher Jean-Louis
    La notion de calcul synthétique a-t-elle un sens?
    Je ne sais pas comment s'y est pris Rescassol ou plutôt je m'en doute, il a fait quelques calculs et il te sera difficile de le lui reprocher.
    Pour être dans l'air du temps de mes exercices, je propose la méthode suivante:
    $$\dfrac{\overline{XA}}{\overline{XP}}=\dfrac{S(A,Q,R)}{S(P,Q,R)}\qquad$$
    où l'aire algébrique est notée $S(\bullet, \bullet, \bullet).\qquad$
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour à tous
    La formule que j'ai donnée doit se trouver quelque part dans le livre de Daniel Perrin et c'est pourquoi j'en conseille la lecture sans trop d'illusions car j'ai le pressentiment qu'il s'est donné beaucoup de mal en pure perte.
    Comme Rescassol a donné son résultat, je vais bien voir si j'obtiens la même expression en suivant la méthode Perrin!!!
    $$\dfrac{S(A,Q,R)}{S(A,B,C)}=
    \dfrac{
    \begin{vmatrix}
    1&1&1\\
    0&0&-r\\
    0&-q&0
    \end{vmatrix}
    }
    {(1-q)(1-r)}
    =-\dfrac{qr}{(1-q)(1-r)}
    \qquad
    $$
    $$\dfrac{S(P,Q,R)}{S(A,B,C)}=
    \dfrac{
    \begin{vmatrix}
    0&1&1\\
    1&0&-r\\
    -p&-q&0
    \end{vmatrix}
    }
    {(1-p)(1-q)(1-r)}
    =\dfrac{-q+pr}{(1-p)(1-q)(1-r)}
    \qquad
    $$
    Et finalement
    $$\dfrac{\overline{XA}}{\overline{XP}}=-\dfrac{qr(1-p)}{pr-q}\qquad$$
    Ce qui confirme le résultat de Rescassol!!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour à tous,

    Une autre solution avec les coordonnées barycentriques.

    $A, B, C\simeq \left[\begin{array}{c} 1\\ 0\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c} 0\\ 1\\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{c} 0\\ 0\\ 1\end{array}\right].$

    Pour $u, v, w \in [0,1[$, on a :

    $P, Q, R\simeq \left[\begin{array}{c} 0\\ 1-u\\ u\end{array}\right],\left[\begin{array}{c} 1-v\\ 0\\ v\end{array}\right],\left[\begin{array}{c} 1-w\\ w\\ 0\end{array}\right].$

    La condition $\dfrac{PB}{PC} = p$ conduit à $u=\dfrac{p}{p-1}.$

    La condition $\dfrac{QA}{QC} = q$ conduit à $v=\dfrac{q}{q-1}.$

    La condition $\dfrac{RA}{RB} = r$ conduit à $w=\dfrac{r}{r-1}.$

    $ X\simeq \left[\begin{array}{c} -u w + v (-1 + u + w)\\ (-1 + u) v w\\ -u v w\end{array}\right].$

    Par suite, on a :

    $\dfrac{XA}{XP} =\dfrac{v w}{v - u v + u w - v w}$

    ce qui donne en fonction de $p, q$ et $r$ :

    $\dfrac{XA}{XP} =\dfrac{(-1 + p) q r}{q - p r}.$

    Amicalement
  • Bonjour,

    J'ai bien sûr fait du Morley circonscrit:
    % Jean-Louis Ayme - 04 Juin 2021 - Évaluation d'un rapport 
    
    clc, clear all, close all
    
    syms a b c
    syms aB bB cB % Conjugués
    
    aB=1/a;
    bB=1/b;
    cB=1/c;
    
    %-----------------------------------------------------------------------
    
    syms p q r % 3 points P(p), Q(q), R(r)
    
    syms u v w real % 3 nombres réels
    
    EqP=(b-p)-u*(c-p); % PB/PC = u donc (u - 1)*p + b - c*u = 0
    p=(c*u-b)/(u-1);
    pB=(cB*u-bB)/(u-1);
    
    EqQ=(a-q)-v*(c-q); % QA/QC = v donc (v - 1)*q + a - c*v = 0
    q=(c*v-a)/(v-1);
    qB=(cB*v-aB)/(v-1);
    
    EqR=(a-r)-w*(b-r);  % RA/RB = w donc (w - 1)*r + a - b*w = 0
    r=(b*w-a)/(w-1);
    rB=(bB*w-aB)/(w-1);
    
    %-----------------------------------------------------------------------
    
    [pa qa ra]=DroiteDeuxPoints(a,p,aB,pB); % Droite (AP)
    [p1 q1 r1]=DroiteDeuxPoints(q,r,qB,rB); % Droite (QR)
    
    % Point d'intersection X de ces deux droites
    
    [x xB]=IntersectionDeuxDroites(pa,qa,ra,p1,q1,r1); 
    
    XA2=Factor((a-x)*(aB-xB)); % XA^2
    XP2=Factor((p-x)*(pB-xB)); % XP^2
    
    Rapport2=Factor(XA2/XP2); % Rapport XA^2/XP^2
    
    % On trouve:
    
    Rapport2=v^2*w^2*(u - 1)^2/(v - u*w)^2;
    
    % Donc:
    
    Rapport=v*w*(1-u)/(v-u*w) % au signe près
    
    % Ou, en renommant, Rapport=qr(1-p)/(q-pr)
    
    Cordialement,

    Rescassol
  • Bonjour à tous
    Trois calculs différents, c'est très amusant!
    Mais Jean-Louis ne sera sans doute satisfait par aucun des trois.
    Remarquez quand même que la méthode Perrin évite le calcul désagréable des coordonnées du point $X!!!!\qquad$
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour,
    merci à tous pour vos réponses...
    J'ai tenté une voie avec le théorème de Ménélaüs, mais j'avoue que je tourne en rond...

    SIncèrement
    Jean-Louis
  • Mon cher Jean-Louis
    Le calcul de Perrin, qu'on le juge synthétique ou non, donne si rapidement le résultat qu'il est clair que c'est la méthode à suivre.
    C'est le lemme des chevrons cité par Perrin dans son livre, les mathématiques d'école, page 219.
    Amicalement
    [small]p[/small]appus
  • Bonjour, Jean Louis il y a cette façon sans beaucoup de details avec des Thalès. Dans la figure $AB=c$, $AC=b$, $BC=a$. Un petit changement de variables $AR=r.c$, $AQ=q.b$ et $BP=p.a$. Si $ED=x$, $EF=y$, alors $y/x=f(r,q,p)$ (Thalès et triangles semblables) puis aussi on peut trouver $DA=\alpha (x+y)$ et $FP=\beta (x+y)$ par Thalès, $\alpha $ et $\beta$ en fonction de $p,q,r$. Enfin puisque $y=f(p,q,r)x$ le rapport $\dfrac{x+AD}{y+FP}$ dépend seulement de $p,q,r$ (avec mes notations).
    Le cadre normal est celui du repère $(A,\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AC})$ et [du] calcul vectoriel pour $X\equiv E$ très proche d'une réponse donné dans http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?8,2183716,2183878#msg-2183878
    Cordialement.123396
  • Bonjour.
    Edit j'ai pris les rapports comme longueurs sans signe ce qui a fait la différence. Avec Thalès c'est à peu près comme Bouzar à la fin $\dfrac{XA}{XP}=\dfrac{(1+p)rq}{q+rp}$ (notations de Jean-Louis).
    Un peu de details de la figure et notations précédente $RD=r.p.a$, $FQ=q.(1-p).a$, $\dfrac{y}{x}=\dfrac{q(1-p)}{r.p}$. Aussi $\dfrac{\alpha}{\alpha+1}=r/q$ et $\beta+1=\dfrac{1-r}{q-r}$ (applications des Thalès) enfin vous remplacer dans le rapport pour avoir $\dfrac{EA}{EP}=\dfrac{qr}{-qr+rp+q-qp}$ les variables n'ont pas les mêmes noms mais un changement de variables donne la formule au début avec les notations de Jean Louis.

    Bon dimanche.
  • Bonjour Tonm,
    merci pour votre aide...pour l'instant je cherche encore...

    Sincèrement
    Jean-Louis
  • Il semble raisonnable de considérer que l'hypothèse donne des rapports de mesures algébriques.
    Soit $Y$ l'intersection de $RQ$ et de $BC$.
    On applique le théorème de Ménélaüs à la transversale $YQR$ dans le triangle $ABC$ et à la transversale $YQX$ dans le triangle $APC$.
  • Bonjour,

    Lorsqu'on fixe deux des trois paramètres $p$, $q$, $r$ la dépendance entre $x= \frac{XA}{XP} $ et le troisième est de type homographique.
    Peut-on en déduire la forme générale de l'expression de $x$ en fonction de $p$, $q$, $r$ ?
    Et la déterminer complètement en examinant un certain nombre de cas particuliers.
  • Bonjour Chaurien,
    pouvez-vous développer davantage...

    Merci
    Jean-Louis
  • Bonjour à tous
    Il faut se rappeler que Jean-Louis ne serait pas dépaysé s'il se retrouvait à enseigner la géométrie aux étudiants du Portique.
    Il ne connait pas les grandeurs orientées et en particulier les réels négatifs.
    Il faut s'arranger pour que tous les calculs n'emploient vertueusement que des réels positifs, même si nos étudiants d'aujourd'hui comme ceux du Portique ne savent pas trop ce qu'est un réel.
    L'importance de la figure est donc primordial et une bonne période de méditation contemplative est capitale.
    Ci-dessous la figure de Jean-Louis avec ses notations !!
    $p=\dfrac{PB}{PC}\ $ est un réel positif.
    On disait que le point $P\ $ divisait le segment $BC$ dans le rapport $p$.
    J'ai dû apprendre cela en classe de Troisième.
    Aujourd'hui il est probable qu'on ne divise plus le moindre segment depuis belle lurette
    On apprenait à faire la construction de ce point $P\ $ dans le cas où $p=\dfrac mn\ $ était le quotient de deux entiers. On était pas fou !!!
    On résolvait même quelques équations du premier degré pour trouver :
    $$PB=\dfrac p{1+p}.BC,\qquad
    PC=\dfrac 1{1+p}.BC\qquad
    $$ Et pourquoi s'arrêter en si bon chemin
    Avec $q=\dfrac{QA}{QC}\ $, on a :
    $$QA=\dfrac q{1+q}.CA,\qquad
    QC = \dfrac 1{1+q}.CA\qquad
    $$ Et enfin avec $r=\dfrac{RA}{RB} $, on a :
    $$RA=\dfrac r{1+r}.AB,\qquad
    RB = \dfrac 1{1+r}.AB\qquad
    $$ On s'attaque maintenant aux aires, pas aux aires algébriques, mais aux braves aires ordinaires et il me semble difficile de s'en passer dans cet exercice de Jean-Louis :
    $$S(AQR)=\dfrac 12 AQ.AR.\sin(\widehat A),\qquad
    S(ABC)=\dfrac 12 AB.AC.\sin(\widehat A)\qquad
    $$ Donc
    $$S(AQR)=S(ABC).\dfrac{AQ}{AC}.\dfrac{AR}{AB}=\dfrac{qr}{(1+q)(1+r)}.S(ABC).
    $$ Avec le même tour de passe-passe utilisant cette fois $\sin(\widehat B)\ $ et $\sin(\widehat C)\ $, on trouve :
    $$S(BPR)=\dfrac{BR}{BA}.\dfrac{BP}{BC}.S(ABC)=\dfrac p{(1+p)(1+r)}.S(ABC),\qquad \\
    S(CPQ) =\dfrac{CP}{CB}\dfrac{CQ}{CA}.S(ABC)=\dfrac 1{(1+p)(1+q)}.S(ABC)\qquad
    $$ On en déduit par additivité des aires et quelques soustractions cauchemardesques:
    $$S(PQR)=\dfrac{q+rp}{(1+p)(1+q)(1+r)}.S(ABC)\qquad
    $$ Alléluia, Miracle des miracles, on trouve un résultat positif.
    On aurait été bien embêté si on avait trouvé un résultat négatif puisque les réels négatifs sont inconnus au bataillon !!!
    C'est presque terminé !
    Il faut quand même démontrer ce maudit lemme des chevrons si on a pas confiance en Perrin !!!
    $$S(AQR)=\dfrac 12 Aa.QR,\qquad
    S(PQR)=\dfrac 12 Pp.QR\qquad
    $$ Donc
    $$\dfrac{S(AQR)}{S(PQR}=\dfrac{Aa}{Pp}=\dfrac{XA}{XP}\qquad
    $$ La dernière égalité étant due à l'Axiome de Thalès !
    Et on trouve finalement avec les notations de Jean-Louis :
    $$\dfrac{XA}{XP}=\dfrac{qr(1+p)}{q+rp}\qquad
    $$ Amicalement
    [small]p[/small]appus123454
  • Bonjour pappus,
    merci pour tes précieuses explications. J'avoue que ma paresse a été grande du fait que je n'avais aucune bonne idées en tête pour me convaincre de me lancer dans des calculs...Au passage, j'ai regarder le Papelier...
    Ta présente approche ainsi que la mienne, permet de fédérer un grand nombre de Géomètres jeunes et anciens...
    Maintenant que ce problème est résolu à partir d'une figure première par rapport à l'énoncé qui suit dans ma logique d'appréhender la géométrie du triangle...des généralisations peuvent se mettre en route avec des outils de toutes sortes, la figure devenant ainsi un simple point d'appui... mais le nombre de suivants se restreint énormément...
    J'ai choisi mon point de vue et je respecte celui des autres...

    Merci encore F. R. pour ton aide précieuse...

    Avec toutes mes amitiés
    Jean-Louis
  • Merci Pappus !
    Pour ce calcul que, pour une fois, j'ai pu suivre de bout en bout !
    Bien amicalement
    JLB
  • Je me suis lancé dans "le calcul désagréable des coordonnées du point X".

    Dans le repère (A ; AB, AC),
    on a Q (0 ; q/(q-1)), R(r/(r-1) ;0) et P(-1/(p-1) ; p/(p-1)).
    (QR) : q(r-1) x + r(q-1) y – rq = 0,
    (AP) : px + y = 0.
    L’abscisse de X : rq/ [q(r-1) – pr(q-1)].
    Si k est le quotient de cette abscisse et de celle de P, le rapport XA/XP est égal à k/(k-1).
    Le calcul est piégeant. Heureusement, je connaissais le résultat.
  • Bonjour,

    Ou, avec Morley circonscrit $x=\dfrac{a(q-pr) - bqr + cpqr}{q - r(p+q) + pqr}$.
    Ce qui signifie, en barycentriques, que $X=(q-pr:-qr:pqr)$.

    Cordialement,

    Rescassol
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