1
A
C
B
O
E
F
D
ab
c
G
La formule d’Héron
Soient ABC un triangle quelconque, avec comme côtés a, b, et c, S le demi-périmètre du
triangle ABC et K l’aire du triangle. On a :
( )( )( )( )
K S S a S b S c
= − −
Nous avons déjà démontré la formule d’Héron dans un autre document. Voici la
démarche empruntée par Héron lui-même. C’est une démarche d’abord géométrique.
Elle s’appuie sur cinq propositions.
Proposition 1 : Les bissectrices des angles d’un triangle se rencontrent en un point qui est
le centre du cercle inscrit dans ce triangle.
Proposition 2 : Dans un triangle rectangle, la hauteur issue de l’angle droit est moyenne
proportionnelle entre les deux segments qu’elle détermine sur l’hypoténuse.
Proposition 3 : Dans un triangle rectangle, le milieu de l’hypoténuse est équidistant des
trois sommets.
Proposition 4 : Si
ABCD
est un quadrilatère avec diagonales
AC
et
BD
, et que
DBC
et
DAC
sont droits, alors il est possible de tracer un cercle passant par
A
,
B
,
C
et
D
.
Proposition 5 : Les angles opposés d’un quadrilatère inscrit dans un cercle sont
supplémentaires (équivalents à deux angles droits).
Figure 1
2
A
C
B
O
E
F
rr
D
r
ab
c
G
Début de la preuve :
Soit un triangle
ABC
quelconque, de telle sorte que
AB
soit plus grand que la somme
des deux autres côtés.
On construit les bissectrices d’au moins deux angles, et ces bissectrices se rencontrent en
O
. Par la proposition 1, on construit le cercle inscrit, de centre
O
, tel que montré sur la
figure ci-dessus. On a donc :
mOD mOE mOF r
= = =
.
On allonge ensuite
AB
jusqu’à
G
de telle sorte que
AG CE
.
Figure 2
Avec la formule connue de l’aire du triangle :
1
2
K bh
 
=
 
 
, on trouve :
Aire de 1
2
AOB c r
 
= ⋅
 
 
Aire de 1
2
AOC b r
 
= ⋅
 
 
Aire de 1
2
BOC a r
 
= ⋅
 
 
L’aire du grand triangle
ABC
étant égale à la somme des aires des triangles qui le
composent, on obtient :
( ) ( ) ( )
1 1 1
2 2 2
K ar br cr
     
= + +
     
     
En factorisant r, on obtient : 2
a b c
K r
+ +
 
=
 
 
On retrouve le demi-périmètre !
K rs
=
Étonnant !
3
Mais il reste encore beaucoup à faire. Le grand triangle
ABC
a été décomposé en trois
paires de triangles congrus :
AOD AOF
△ △
BOD BOE
△ △
COE COF
△ △
On peut prouver ces congruences facilement avec le cas A-C-A.
Comme les côtés et les angles homologues de triangles congrus sont congrus, on obtient
également ces résultats :
AD AF
BD BE
CF CE
AOD AOF
≅ ∠
BOD BOE
≅ ∠
COE COF
≅ ∠
Nous allons maintenant laisser les triangles semblables et regarder le segment
BG
.
BG BD DA AG
= + +
Mais comme
AG CE
par construction :
BG BD DA CE
= + +
En mettant
1
2
en évidence :
( )
12 2 2
2
BB
D D C
G
A E
 
= + +
 
 
Par congruence, on trouve :
( ) ( ) ( )
(
)
1
2
BD BBG
E DA AF CE CF
 
= + + + + +
 
 
En permutant :
( )
1
2
BD DBG
A BE CE AF CF
 
= + + + + +
 
 
( )
1
2
B
AB BC AC
G
 
= + +
 
 
Donc :
BG s
=
Grâce à ce dernier résultat, on peut obtenir :
s c BG A
c
B
AG
s
− =
=
( ) ( )
( ) ( )
s b BG AC
BD DA AG AF C
s b
s b
F
BD DA CE AD CE
BD
s b
− =
= + + +
= + − +
+
=
4
A
C
B
O
E
F
D
ab
c
G
H
LM
K
x
x
yy
z
z
Ainsi que :
( ) ( )
( ) ( )
s a BG BC
BD AD AG BE C
s a
s a
E
BD AD CE BD CE
AD
s a
− =
= + + +
= + − +
+
=
Nous avons donc associé le demi-périmètre
s
et les quantités
s a
,
s b
et
s c
à des
segments dans le plan.
Construisons maintenant
OL
perpendiculaire à
OB
, coupant
AB
en K. Construisons
AM
perpendiculaire à
AB
et coupant
OL
en
H
. Traçons
BH
.
5
Le quadrilatère
AOBH
satisfait les conditions des propositions 4 et 5. On peut donc tirer
que
180
AHB AOB
+ ∠ = °
.
En examinant le centre
O
on a :
2 2 2 360
180
x y z
x y z
+ + = °
+ + = °
Mais comme
AOB x z
= +
, on a :
180
y AOB
+ ∠ = °
Alors
AHB y
∠ =
Par ailleurs, les triangles
COF
et
BHA
sont semblables, par le cas de similitude A-A
en utilisant le fait que
AHB y
∠ =
et que les deux triangles soient rectangles.
Comme les côtés homologues de triangles semblables sont dans le même rapport, on tire
la proportion suivante :
AB CF
AH OF
=
et puisque
CF AG
=
et
OF r
=
, la proportion devient :
AB AG
r
AH
=
En intervertissant les extrêmes :
AB AH
r
AG
=
Les triangles
KAH
et
KDO
sont eux aussi semblables, par le même cas de similitude.
AH OD
AK KD
=
et cette fois-ci
OD r
=
, la proportion devient :
AH AK
r
KD
=
En comparant les deux équations (en comparant
AH
r
), on obtient :
AB AK
AG KD
=
Considérons maintenant le triangle rectangle
BOK
et sa hauteur issue de l’angle droit
OD r
=
. Par la proposition 2, on a :
KD r
r
BD
=
ou simplement
(
)
(
)
2
r KD BD
=
.
En ajoutant 1 de chaque côté de l’équation on obtient :
1 1
AB AK
AG KD
+ = +
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