CabriSolutions du premier problème du tringle symétrico-latéral

 

Quel est le lieu des points P dont le symétrico-latéral est rectangle?

 

Solutions  par:

Martín Acosta
Isnardo Carreño y Pablo Gonzalez
Jesús Tinoco
Joseph Hormiere

En espagnol
Francisco García (avec Mathematica)

En anglais
Dirk Danckaert
 



Martin Acosta

Après avoir déterminé quelques points approchés, on peut voir que la solution est un cercle qui passe par deux sommets du triangle.

Alors, je trace la médiatrice du côté, je met un point sur elle, et construis un cercle par les deux sommets. Puis je déplace le centre pour que le symétrico-latéral d'un de ces points soit aproximativement rectangle.

En cherchant de rélations avec le triangle, je vois que l'angle formé par le centre du cercle et le côté semble être le même que l'angle opposé du triangle.

Alors, je fais la rotation de la droite AC autour de A avec l'angle ABC, et l'intersection de cette droite avec la médiatrice de AC. Le cercle qui a son centre à cette intersection et passe par A est un cercle solution.

Démonstration



Isnardo Carreño et Pablo Gonzalez

Tout d'abord, j'ai construit un triangle rectangle ADE et j'ai trouvé que si P est sur la droite de l'hypotenuse, son symétrico-latéral est rectangle.

 

Alors j'ai pensé que ceci devrait être vrai pour les autres triangles, que P doit être sur une droite.
 
 

Ensuite Pablo m'a dit que quelques points étaient sur le cercle inscrit, ce qui contredisait mon hipothèse.

Nous avons décidé de construire un triangle quelconque et vérifier nos hipothèses.

Les trois premier points semblaient être collinéaires, ce qui confirmait l'hypothèse de la droite, alors nous avons construit d'autrres points pour la confirmer.

A notre surprise, les points n'étaient pas sur une droite, mais semblaient être sur un cercle.
 
 

Alors, nous avons décidé de recommencer avec un triangle plus petit.
 


 

Nous avons construit un cercle quelconque et nous l'avons ajusté pour qu'il passe par les points trouvés. Nous étions convaincus pour le cercle, il restait à le construire exactement.
 
 

Nous avons construir le centre C du cercle circonscrit de ADE , et nous avons constaté que la droite perpendiculaire a AD par C passait aussi par le centre du cercle solution. Mais où exactement?
 


Ensuite nous avons construit le milieu de C et le centre du cercle solution et nous avons cherché une relation avec les points remarquables du triangle, sans succès. Alors nous avons construit un cercle avec ce milieu comme centre et par un sommet, et nous avons vu qu'il passait par C.
 


Alors, nous avons construit le triangle ADC et son cercle circonscrit avec centre C'.

Ainsi, la solution est le cercle de centre C' qui passe par A.



Jesús Tinoco

La solution complète du problème est constituée de trois cercles de centres  K1, K2 et K3 Intersections des médiatrices de ABC avec les droites qui passent par le point de Lemoine et les sommets. Ces cercles passent par les sommets du triangle.

PROCEDE UTILISE

1 – J'ai construit un triangle quelconque ABC et un point P.

2 – J'ai construit A’ et B’ symétriques de P par rapport à  AB et AC et j'ai tracé le segment A’B’

3 – J'ai construit une droite perpendiculaire au segment  A’B’ par B’ .

4 – Ensuite C’symétrique de P par rapport à  BC.

Alors, on aura une solution lorsque C' est sur la droite perpendiculaire à A’B’. J'ai obtenu ainsi quelques points approchés.

J'ai vérifié que ces solutions n'étaient pas allignées et j'ai pensé à un arc de cercle.

A fin de déterminer le "possible cercle", j'ai tracé des segment entre les points solution, et les médiatrices de ces segments. Elles semblaient être concurrentes.

Ensuite, j'ai fait le processus à l'inverse :

1 - J'ai construit ABC, la médiatrice de AB et un point K sur elle.

2 – Un cercle de centre K et rayon quelconque et un point P sur lui.

3 – Le triangle symétrico-latéral de P. J'ai déplacé K et le cercle pour obtenir des triangles rectangles.

4 – J'ai découvert que le cercle solution devait passer par A et B.

5 – J'ai fait plusieurs éssais pour trouver la position exacte de K, jusqu'à trouver qu'il est l'intersection de la médiatrice et la droite qui passe par le sommet opposé et le point de Lemoine.



Recherche par tâtonnements   5 étapes
Joseph Hormière / 2 mars 2004

Figure Sol1

je fais la construction du triangle, choisi un angle au hasard, le mesure, et déplace le point libre M jusqu’à ce que cet angle devienne égal à 90°.
je pointe la position ;
je réitère ces pointés pour de nouvelles positions de M et constate que le lieu ressemble à un cercle passant par deux points du triangle de départ

j’en conclue que le lieu est certainement constitué de trois cercles, chacun passant par deux sommets du triangle de départ

Figure Sol2

je place des points courants sur les trois médiatrices du triangle de départ, construit les trois cercles passant chacun par l’un de ces points et deux points du triangle ;
j’ajuste les positons des points courants de façon à ce que le triangle construit par symétrie possède chaque fois un angle droit (contrôle par mesure) ;
le codage des couleurs me permet de mieux me repérer

en construisant le triangle des centres des trois cercles, je constate, à vue, que les supports de ces côtés passent par les sommets du triangle de départ

Figure Sol3

étape infructueuse
je trace les cercles qui passent par M et deux sommets du triangle construit
rien de particulier, mais j’ai toutefois construit le cercle circonscrit au triangle de départ qui va me donner la solution…

Figure Sol4

je reprends l’idée de Sol2, trouve une méthode pour déduire deux lieux à partir du premier et puis, en traçant les supports des côtés du triangle gris, passant par les centres des cercles-lieux je constate, à vue, qu’ils sont tangents au cercle circonscrit au triangle de départ : j’ai ma solution

Figure Sol5

voilà une solution :
cercle circonscrit au triangle de départ
tangentes au cercle aux sommets du triangle
ces tangentes se coupent deux à deux suivant les centres des cercles-lieux
ces cercles passent chacun par deux points du triangle de départ

j’ai complété le rectangle dont le triangle construit est une moitié et ai constaté que le lieu du 4e sommet est un cercle concentrique au cercle-lieu correspondant…

Demonstration

 

4/23/2004

Martin Acosta