Symétrie centrale

Réponses à toutes vos questions de la 2nde à la Terminale toutes séries
danskala
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symétrie centrale

par danskala » 16 Juin 2005, 22:10

Bonsoir à tous,

Considérons la propriété suivante:

"si un quadrilatère a ses diagonales qui se coupent en leur milieu alors c'est un parallélogramme".

Pour démontrer cette propriété, on utilise une autre propriété qui dit que deux droites symétriques par rapport à un point sont parallèles.

La question que je me pose alors est comment montrer cette dernière propriété ? En effet, comment montrer cette propriété qui semble si simple:

"si deux droites sont symétriques par rapport à un point alors elles sont parallèles" ?

Si quelqu'un a une idée, je suis preneur.
Par avance merci.
:)

PS: je cherche une démonstration "basique" que l'on pourrait donner au collège par exemple, si une telle démonstration existe !



Alpha
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par Alpha » 16 Juin 2005, 23:01

Salut, danskala!

J'ai ta démonstration basique!

Tu prends un segment [AB] contenu dans la première droite que tu considères.
Le symétrique de [AB] par rapport à un point O est le segment [DC] (C symétrique de A par rapport à 0, idem pour D et B).

Par définition de la symétrie centrale, tu as OC/CA = OD/DB = 1/2, par conséquent les triangles OAB et ODC sont en situation de Thalès, donc (AB) // (CD).

Tu vois, on peut difficilement faire plus basique!


;)


Alpha

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par Alpha » 16 Juin 2005, 23:13

Juste une précision :

pour appliquer Thalès, en fait, c'est OA/OC=OB/OD=AB/CD qu'il faut dire.

;)

danskala
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par danskala » 16 Juin 2005, 23:13

Salut alpha,

tu utilises en fait la réciproque de Thalès.

Pour démontrer cette réciproque dans le cas des deux triangles emboîtés je n'ai pas de problème.

Mais dans la cas de la configuration en "papillon" comment démontres-tu la réciproque de Thalès ?

Supposons deux droites sécantes en O : (AC) et (BD).
On suppose que O est entre les deux droites (AB) et (DC) (on a une forme de papillon quoi...)
Supposons que
Il nous faut montrer qu'alors (AB) est parallèle à (CD)

Pour ma part, je trace la symétrique (A'B') de (AB) par rapport au point O.

On a
et on a dans le triangle ODC une configuration de Thalès avec deux triangles "emboîtés".
Donc d'après la réciproque de Thalès (que je suppose démontrée dans cette configuration) on a (A'B') parallèle à (DC).

Mais ensuite, comment montres-tu que (AB) est parallèle à (DC) ?

Alpha
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par Alpha » 16 Juin 2005, 23:23

Mais la réciproque de Thalès se démontre de façon analytique. Il doit y avoir un peu de calcul, mais tu peux démontrer sans problème, de façon analytique, que si tu as l'égalité des rapports précédemment mentionnés, les vecteurs sont colinéaires, donc les droites parallèles.

Sinon tu peux dire qu'une symétrie centrale est une rotation d'angle Pi. La rotation d'angle Pi d'une droite donne une droite avec laquelle elle a un angle de 0...


;)

danskala
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par danskala » 16 Juin 2005, 23:27

Le problème c'est que je ne voudrais pas sortir la grosse artillerie pour démontrer cette réciproque si possible ...

Alpha
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par Alpha » 16 Juin 2005, 23:40

C'est bien parce qu'on y est obligé que l'on ne démontre pas cette propriété au collège.

Sinon, on doit pouvoir montrer cette réciproque en utilisant le fait qu'on est dans un espace vectoriel euclidien de dimension 2, et montrer que l'image d'un vecteur par une rotation de Pi est un vecteur qui lui est colinéaire.

Pour l'instant, la seule construction théorique de la géométrie que j'estime vraiment rigoureuse est celle qui vient des espaces euclidiens.


;)

Anonyme

par Anonyme » 16 Juin 2005, 23:44

pour démontrer cette propriété, inutile d'invoquer le vénérable thalès : il suffit de dire qu'une symétrie conserve les mesure d'angles. en traçant une sécante à la droite et son image, passant par le centre de symétrie, on fait apparaître des angles alternes internes de même mesures (puisque symétriques l'un de l'autre... donc les deux droites sont parallèles.

danskala
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par danskala » 16 Juin 2005, 23:52

A un niveau supérieur, je crois me souvenir que l'on définit une symétrie centrale comme une application affine qui a un point fixe et dont l'application linéaire associée est -Id. (j'espère que je ne dis pas de bêtise). A ce moment-là, il est facile de démontrer que l'image d'une droite est une droite parallèle.

Mais j'essayais de me placer un niveau plus basique.
Je me demandais comment les mathématiciens grecs de l'antiquité démontraient cette propriété ?

Alpha
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par Alpha » 16 Juin 2005, 23:58

C'est certainement de la façon dont l'a fait clodio.

;)

danskala
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par danskala » 17 Juin 2005, 00:05

si c'est le cas tant mieux ! mais il ne faudrait pas que la conservation des angles découle de la propiété que l'on veut démontrer. :o

Alpha
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par Alpha » 17 Juin 2005, 00:09

En fait, si on y réfléchit bien, la conservation des angles découle du fait que deux angles adjacents sont égaux, et qu'une rotation conseve les longeurs (c'est une isométrie).

danskala
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par danskala » 17 Juin 2005, 00:15

je ne suis pas sûr d'avoir compris ce que tu as dit alpha ...

J'en arrive à me dire que si on veut se placer au niveau des mathématiciens grecs par exemple, il faudrait savoir de quels axiomes ils partaient pour savoir ce qu'on a le droit d'utiliser pour raisonner.

Mais j'avoue que je ne me suis jamais penché sur la question ... :o

 

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