Trouver le centre d'un cercle

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Tom129
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Trouver le centre d'un cercle

par Tom129 » 01 Avr 2021, 14:12

Bonjour,

Je cherche à déterminer le centre d'un cercle défini sur dont le centre est soit dans mon cas. Le périmètre du cercle passe par le point soit . On définie comme étant le rayon du cercle, on peut donc retenir compte tenu du fait que l'axe des abscisses et des ordonnées sont des asymptotes du cercle.

A partir de là on peut suivre ce raisonnement :













J'utilise le solveur de la CX CAS et le résultat est :



On peut voir que correspond bien aux valeurs données plus haut. Je tente alors de déterminer le discriminant.











Et la je me trouve face à un problème. Pourquoi mon discrimant est négatif alors que mon solveur confirme la valeur de l'énoncé ? De plus pourquoi alors que sur le graphique, mon cercle ne croise jamais ce point ?

Je vous remercie pour votre aide :)



catamat
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par catamat » 01 Avr 2021, 14:49

Bonjour

Votre énoncé n'est pas très clair, voilà ce que j'en comprends :

Vous cherchez le centre C d'un cercle situé sur la droite d'équation y=x, tangent aux axes et passant par A de coordonnées (2 ; 6.66).

6.66 semble être une valeur approchée peut être de 20/3, dans ce cas il vaudrait mieux utiliser 20/3.

Ensuite malgré quelques erreurs d'écriture la méthode est correcte (à part que je ne vois pas de point B..)

Mais à la fin il fallait transposer le membre de droite pour avoir 0 à droite, le coefficient a devient 1 et le delta est positif.

Quant à la deuxième solution elle convient parfaitement aux conditions c'est à dire que le cercle de centre C'(13.8;13.8) (en valeurs approchées) est tangent aux axes et passant par A.

Black Jack

Re: Trouver le centre d'un cercle

par Black Jack » 02 Avr 2021, 09:57

Bonjour,

Ton énoncé est du charabia tout à fait incompréhensible.

Tu devrais le réécrire tel que ton prof l'a donné, sans en modifier un seul mot et sans y introduire des parties de ton raisonnement.

Séparément de l'énoncé, tu peux évidemment donner ce que tu as fait pour tenter de répondre...

8-)

Tom129
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par Tom129 » 03 Avr 2021, 10:35

Bonjour,

Merci à tous les deux pour vos réponses. Pour étayer le sujet, j'ai terminé l'école depuis quelques années, mais j'ai rencontré un soucis l'autre fois en BE et je suis fana de maths, je n'ai pas fait BAC S mais je trouvais la rubrique bien placée pour que ça puisse aidé des élèves. Je vous prie de m'excuser mais j'ai employé les mauvais mots.

Pour que ce soit plus clair, j'ai deux murs, qu'on peut définir par et qui sont des tangentes du cercle. Je dois arrondir l'ange de ces murs en passant par un point donné. Logiquement ce point et entre 0 et 3,5 sur les axes et en considérant que le centre du cercle est , Mais j'ai préféré définir le point entre 0 et 7.

A partir de la réponse de catamat je continue :







Je détermine mon discriminant :







Puis je le résous :



et

Au final je retombe sur mes pattes :)

Seulement ça soulève deux questions.

Peu importe où se trouve A, je dois utiliser sauf s'il est entre 0 et 3,50, là je doit utiliser . Pourquoi ?

Dans le cas ou mes murs ne sont pas perpendiculaires, que l'un vaut et le deuxième , comment déterminer le centre du cercle ?

Black Jack

Re: Trouver le centre d'un cercle

par Black Jack » 03 Avr 2021, 14:31

Bonjour,

Il y a, me semble-t-il, un gros soucis dans la réflexion ... ou alors je n'ai pas compris ce que tu cherches.

Tu écris : j'ai deux murs, qu'on peut définir par x=0 et y = 0 ...
et aussi : Dans le cas ou mes murs ne sont pas perpendiculaires ...

Ce n'est pas cohérent avec un repère orthonormé.
***********
En travaillant dans un repère orthogonal (les axes sont perpendiculaires et d'équation x = 0 et y = 0) avec le coin des murs à l'origine.

Si les murs sont perpendiculaires, on aura C(R ; R) et le rayon du cercle est R
R est n'importe quel réel positif.

Si les murs ne sont pas perpendiculaires :

On choisit (par exemple) le mur vertical comme axe des ordonnée (équation : x = 0)
Le mur (plancher) aura pour équation y = tan(alpha) * x (avec alpha l'angle fait entre l'horizontale et le plancher... alpha est donc connu ou mesurable)

Le centre C du cercle sera sur une droite perpendiculaire au plancher donc de coefficient directeur = -1/tan(alpha)
son équation est donc y = -1/tan(alpha) * x + k (avec k à déterminer)
La perpendiculaire au plancher passant par C perce le plancher au point S

Le centre C du cercle sera aussi sur une droite perpendiculaire au mur à une ordonnée H à déterminer.
son équation est donc y = H

Et on doit avoir HC = CS
*****
C est à la rencontre des 2 droites d'équation :

y = -1/tan(alpha) * x + k
y = H

-1/tan(alpha) * x + k = H
x = (k-H).tan(alpha)
--> C((k-H).tan(alpha) ; H)

Il faut déterminer ensuite les coordonnées de S :

intersection de 2 droites d'équations :

y = -1/tan(alpha) * x + k
y = tan(alpha) * x

-1/tan(alpha) * x + k = tan(alpha) * x
x.(tan(alpha) + 1/tan(alpha)) = k
x.(tan²(alpha) + 1)/tan(alpha) = k
x = k.tan(alpha)/(tan²(alpha) + 1)
x = (1/2).k.sin(2alpha)
et y = tan(alpha)*x = (1/2).k.sin(2alpha)*tan(alpha)
y = k.sin²(alpha)
--> S((1/2).k.sin(2alpha) ; k.sin²(alpha))

CS² = ((k-H).tan(alpha) - (1/2).k.sin(2alpha))² + (H - k.sin²(alpha))²

HC² = ((k-H).tan(alpha))²

On doit avoir CS = HC, soit CS² = HC²

--> ((k-H).tan(alpha) - (1/2).k.sin(2alpha))² + (H - k.sin²(alpha))² = ((k-H).tan(alpha))²

En divisant les 2 membres par k² et en posant X = H/k, il vient :

((1-X).tan(alpha) - (1/2).sin(2alpha))² + (X - sin²(alpha))² = (1-X)².tan²(alpha)

en multipliant les 2 membres par cos²(alpha), l'équation devient :

((1-X).sin(alpha) - sin(alpha).cos²(alpha))² + (X.cos(alpha) - sin²(alpha).cos(alpha))² = (1-X)².sin²(alpha)

En développant, on a une équation du second degré en X (puisque alpha est connu) ...
on peut donc calculer X = H/k

qui permet pour alpha différent de Pi/2, de calculer les coordonnées du centre du cercle C(k.(1-X)tan(alpha) , X) avec k une valeur positive quelconque.


*****
Aucun calcul vérifié ...

Exemple numérique :
alpha = 0,05 rad (2,86°) (plancher qui monte en s'éloignant du coin)

On a :

((1-X).sin(0,05) - sin(0,05).cos²(0,05))² + (X.cos(0,;05) - sin²(0,05).cos(0,05))² = (1-X)².sin²(0,05)

Qui développé donne une équation du second degré, qui a pour racine positive (car x/k est positif) :
X = 0,049979 (arrondi)

les coordonnées du centre sont C(k.(1-X)tan(alpha) , k.X)
C(k.(1-0,049979)tan(0,05) ; 0,049979.k)
C(0,04754.k ; 0,049979.k)
avec k quelconque ... par exemple k = 100 --> C(4,754 ; 4,9979) (en cm)
Et R = 4,754 (en cm)

8-)

catamat
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par catamat » 03 Avr 2021, 14:42

Bon si ce n'est plus x=0 mais y=kx avec k assez grand (supérieur à 25) pour que la droite soit presque verticale. Il faut alors placer C sur la bissectrice de l'angle formé par la droite (D) d'équation y = kx et l'axe des abscisses.

D'autre part le centre C est à égale distance de A et de l'axe des abscisses (x'x) donc sur la parabole de foyer A et de directrice (x'x).

Cela se fait très facilement avec geogebra qui fournit des valeurs approchées des coordonnées de C (il y a là aussi deux solutions C1 et C2).
Voir figure ci-dessous. (A est quelconque et k est variable)
https://www.cjoint.com/c/KDdmNA3UrZn

Par le calcul on peut chercher les équations de la bissectrice et de la parabole puis résoudre le système qu'elles forment.

ou plus simplement

Dire que C a pour coordonnées (x,r) et utiliser le fait que AC=r et d(C,(D))=r

Je rappelle que pour une droite d'équation ax+by+c=0 la distance de A à cette droite est donnée par la formule

catamat
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par catamat » 03 Avr 2021, 14:49

Si vous voulez utiliser le fichier geogebra (on peut modifier k et déplacer A) voici le lien

https://www.cjoint.com/c/KDdmUhOqLDn

Black Jack

Re: Trouver le centre d'un cercle

par Black Jack » 03 Avr 2021, 14:49

Dessin pour aider à la compréhension de mon intervention :

Image

8-)

Black Jack

Re: Trouver le centre d'un cercle

par Black Jack » 03 Avr 2021, 17:32

Je poursuis mon calcul :

((1-X).sin(alpha) - sin(alpha).cos²(alpha))² + (X.cos(alpha) - sin²(alpha).cos(alpha))² = (1-X)².sin²(alpha)

(1-X)².sin²(alpha) + sin²(alpha).cos^4(alpha) - 2(1-X).sin²(alpha).cos²(alpha) + X².cos²(alpha) + sin^4(alpha).cos²(alpha) - 2X.sin²(alpha).cos²(alpha) = (1-X)².sin²(alpha)

sin²(alpha).cos^4(alpha) - 2(1-X).sin²(alpha).cos²(alpha) + X².cos²(alpha) + sin^4(alpha).cos²(alpha) - 2X.sin²(alpha).cos²(alpha) = 0

sin²(alpha).cos^4(alpha) + sin^4(alpha).cos²(alpha) - 2(1-X).sin²(alpha).cos²(alpha) + X².cos²(alpha) - 2X.sin²(alpha).cos²(alpha) = 0

sin²(alpha).cos²(alpha) + sin^4(alpha) - 2(1-X).sin²(alpha) + X² - 2X.sin²(alpha) = 0

sin²(alpha).(cos²(alpha) + sin²(alpha)) - 2(1-X).sin²(alpha) + X² - 2X.sin²(alpha) = 0

sin²(alpha) - 2(1-X).sin²(alpha) + X² - 2X.sin²(alpha) = 0

sin²(alpha) - 2sin²(alpha) + 2X.sin²(alpha) + X² - 2X.sin²(alpha) = 0

X² = sin²(alpha)

X = sin(alpha)

Pour les cas où alpha est différent de 0, on a donc :

C(k * (1 - sin(alpha))*tan(alpha) ; sin(alpha) * k)
et R = k * (1 - sin(alpha))*tan(alpha)

avec k un réel positif quelconque.


Et si alpha = 0, on a C(k ; k) et R = k avec k un réel positif quelconque.

8-)

Tom129
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par Tom129 » 06 Avr 2021, 13:55

Bonjour,

Merci pour vos réponses, j'espère que votre week-end s'est bien passé.

J'ai trouvé vos méthodes vraiment pertinentes mais celle de Black Jack me parait plus aboutie. J'y joint ce que j'ai réalisé à partir de là.

On peut y voir que je suis la logique énoncée, bien que je ne sois pas encore arrivé à bout. Seulement je coince.

Dans l'équation , étant l'ordonnée à l'origine, je trouvais plus intéressant de le remplacer par , ce qui donne .

Le fait que m'empêche de résoudre la suite, alors comment je peux trouver l'intersection en alors que peut être connu dès le départ ?

catamat
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par catamat » 06 Avr 2021, 19:34

Bon je vais détailler la méthode que je proposais, assez proche toutefois de celle de Blackjack.

Je considère donc le plancher (D1) incliné (pour m'en rapprocher encore plus) soit y = ax son équation avec a >0 .
Le mur (D2) a pour équation x=0.

C est centré sur la bissectrice (D3) de (D1) et (D2) qui est dans le premier quadrant.

Cherchons son équation :
M(x,y) est sur (D3) si et seulement il est à égale distance de (D1) et (D2)

La distance de M à (D2) est |x|
La distance de M à (D1) est

En égalant les deux on a deux équations de droite,je garde celle dont le coefficient directeur est positif.

Donc (D3) :
ou en posant , on a l'équation y = kx.

Ecrivons maintenant que M est à égale distance de (D2) et de A, on va utiliser les carrés de ces distances pour éviter la racine carré.

On a donc

En développant les x² s'éliminent et on peut isoler x en fonction de y que l'on reporte dans y=kx (équation de (d3))
On obtient une équation de degré 2 en y


voilà reste à calculer le discriminant, puis les solutions pour y et enfin reporter dans y=kx pour trouver les valeurs de x.
J'ai vérifié avec geogebra et cela marche.

Tom129
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Re: Trouver le centre d'un cercle

par Tom129 » 15 Avr 2021, 13:54

Bonjour,

Vos réponses m'ont beaucoup aidé, et en travaillant dessus, un détaille m'a sauté au yeux.

étant l'angle entre et

Alors

Donc notre équation du cercle qui était


Devient alors


Après plusieurs étapes on a donc





J'espère pouvoir en aidé plus d'un qui passeront par là. Toutes vos réponses m'ont permis d'y arriver :) Je remercie tout le monde pour son aide

 

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