Mathématiques 1re Spécialité

Rejoignez la communauté !
Co-construisez les ressources dont vous avez besoin et partagez votre expertise pédagogique.
Algèbre
Ch. 1
Suites numériques
Ch. 2
Fonctions de référence
Ch. 3
Équations et inéquations du second degré
Analyse
Ch. 4
Dérivation
Ch. 5
Applications de la dérivation
Ch. 6
Fonction exponentielle
Ch. 7
Trigonométrie
Ch. 8
Fonctions trigonométriques
Géométrie
Ch. 9
Produit scalaire
Probabilités et statistiques
Ch. 11
Probabilités conditionnelles
Ch. 12
Variables aléatoires réelles
Annexes
Exercices transversaux
Cahier d'algorithmique et de programmation
Rappels de seconde
Chapitre 10
Cours 3

Résolution de problèmes géométriques

9 professeurs ont participé à cette page
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

A
Problème de lieux géométriques

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Définition
Un lieu géométrique est un ensemble de points qui satisfont une même condition.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Exemple
L'ensemble des points \text{M} qui vérifient :
  • \text{MA} = \text{MB} est la médiatrice du segment \text{[AB].}
  • \overrightarrow{\mathrm{AM}}=k \overrightarrow{\mathrm{AB}} est la droite \text{[AB]} ou une partie de celle-ci, suivant les valeurs de k.
  • \Omega \text{M}=r (avec r>0) est le cercle de centre \Omega et de rayon r .
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Application et méthode
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
Suivant les valeurs de k, déterminer le lieu géométrique des points \text{M} du plan vérifiant : \overrightarrow{\mathrm{MA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{MB}}=k. On note \text{I} le milieu de \text{[AB].}
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

  • On transforme la relation donnée de façon à faire apparaître une relation connue.
  • On nomme le lieu géométrique obtenu et on précise ses éléments caractéristiques.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
D'après le théorème de la médiane on a : \overrightarrow{\mathrm{MA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{MB}}=\mathrm{MI}^{2}-\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2}.
Donc \overrightarrow{\mathrm{MA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{MB}}=k {\Leftrightarrow \mathrm{MI}^{2}-\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2}=k} {\Leftrightarrow \mathrm{MI}^{2}=k+\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2}}.
  • Si k+\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2}\lt0 alors il n'y a pas de solution : \mathcal{S}=\emptyset.
  • Si k+\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2} = 0 alors seul le point \text{I} vérifie \mathrm{MI}^{2}=0 : \mathcal{S}=\{\mathrm{I}\}.
  • Si k+\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2}\gt0 alors \mathcal{S} est le cercle de centre \text{I} et de rayon \sqrt{k+\dfrac{1}{4} \mathrm{AB}^{2}}.


Pour s'entraîner
exercices
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

B
Problème d'optimisation géométrique

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Définition
Optimiser une quantité, c'est trouver un point ou un lieu qui la maximise ou qui la minimise.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Exemple
Soient les points \text{A}(4\: ; 0) et \text{B}(0\: ; 11). On place un point \text{M} sur le segment \text{[AB]} et on place \text{N} et \text{P} sur les axes de façon à ce que \text{MNOP} soit un rectangle.
On veut savoir où placer le point \text{M} de façon à ce que l'aire du rectangle soit maximale.
Dans GeoGebra, on a tracé la figure et on a fait afficher un point \text{C} qui a pour abscisse celle du point \text{M} et pour ordonnée l'aire du rectangle.
Le point qui maximise cette aire est donc le point de coordonnées (2 \:; 5{,}5).
Placeholder pour Problème d'optimisation géométriqueProblème d'optimisation géométrique
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Application et méthode
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
On cherche le point \text{M} qui minimise la quantité \text{MA}^2 +\text{MB}^2\text{A} et \text{B} sont deux points fixés du plan.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

  • On transforme l'expression de façon à retrouver une ou des constantes ainsi qu'une valeur à minimiser facilement.
  • Il est encore une fois souvent utile de penser à la relation de Chasles pour insérer un point remarquable (milieu, centre de gravité, autre point de la figure).
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
On appelle \text{I} le milieu de \text{[AB].}
On a donc \mathrm{MA}^{2}+\mathrm{MB}^{2}=(\overrightarrow{\mathrm{MI}}+\overrightarrow{\mathrm{IA}})^{2}+(\overrightarrow{\mathrm{MI}}+\overrightarrow{\mathrm{IB}})^{2},
puis \mathrm{MA}^{2}+\mathrm{MB}^{2}=2 \mathrm{MI}^{2}+2 \overrightarrow{\mathrm{MI}} \cdot(\overrightarrow{\mathrm{IA}}+\overrightarrow{\mathrm{IB}})+\dfrac{1}{2} \mathrm{AB}^{2}.
\overrightarrow{\mathrm{IA}}+\overrightarrow{\mathrm{IB}}=\overrightarrow{0}, donc on doit minimiser 2 \mathrm{MI}^{2}+\dfrac{1}{2} \mathrm{AB}^{2}. Pour \mathrm{M} \neq \mathrm{I}, 2 \mathrm{MI}^{2}>0, donc c'est pour \text{M} = \text{I} que la valeur atteint son minimum.

Pour s'entraîner
exercices
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

C
Formule d'Al-Kashi

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Démonstration
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Remarque

Si \text{ABC} est rectangle en \text{A}, on retrouve le théorème de Pythagore.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Propriété
Pour tout triangle \text{ABC}, on a : \text{BC}^2 = \text{AB}^2 + \text{AC}^2 - 2 \times \text{AB} \times \text{AC} \times \cos\left(\widehat{\text{BAC}}\right).

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.

Oups, une coquille

j'ai une idée !

Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais
collaborateur

collaborateurYolène
collaborateurÉmilie
collaborateurJean-Paul
collaborateurFatima
collaborateurSarah
Utilisation des cookies
Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.