2. Repère du plan – Coordonnées d`un point – Configurations planes

Cours de Seconde – 2009/2010 © EPoulin2009 Page 8
Activité introductive :
Démonter avec les milieux
ABCD est le trapèze ci-contre telle que
(
)
)//(BCAD
I et J sont les milieux respectifs des segments [AB] et [BD].
a) Démontrer que les droites (IJ) et (AD) sont parallèles, ainsi que (IJ) et (BC).
b) En déduire que la droite (IJ) coupe le segment [CD] en son milieu
Algorithme : Programmation du calcul des coordonnés du milieu d’un segment
2.1. repère du plan
1. Définition d’un repère orthonormé
Définition : Un repère orthonormé du plan est défini par trois points (O,I,J) formant un
triangle rectangle isocèle de sommet O.
Remarques :
On peut définir un repère orthogonal. Dans ce cas, le triangle est seulement
rectangle en O.
On rencontre aussi la notation vectorielle pour définir un repère.
J
O I
2.
Repère du plan – Coordonnées d’un
point – Configurations planes
O
I
J
D
A
B
C
I J
i
r
j
r
A savoir…
Un vecteur est défini par :
Une direction
Un sens
Une longueur
Se référer au thème sur les
vecteurs
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2.2. Coordonnées d’un point du plan
1. Propriété – définition
Propriété : Dans un repère orthonormé (O,I,J) tout point M du plan est repéré par un unique
couple
(
)
MM
yx ,
de réels, appelé couple de coordonnées de M
X
M
est l’abscisse de M et y
M
est l’ordonnée de M.
On note M
(
)
MM
yx ,
.
Exemple : Déterminer les coordonnées de A, B, C dans le repère
(
)
JIO ,,
Placer les points de coordonnées suivantes :
(
)
3;2P
,
(
)
5(;0 Q
;
(
)
5,2;1R
2. Propriétés
Propriété : Soit
(
)
JIO ,,
un repère orthonormé du plan, A et B les points de coordonnées
respectives
(
)
x y
A A
, et
(
)
x y
B B
, . Appelons I le milieu du segment
[
]
AB . Ses coordonnées
(
)
x y
I I
, sont telles que :
xx x
IA B
=
+
2
et yy y
IA B
=
+
2
Démonstration :
1
er
cas :
BA
xx =
ou
BA
yy =
On suppose que
BA
yy =
et
AB
xx >
.
I est le milieu de [AB] si et seulement si, I
[AB] et IA=IB, c’est à dire
BAI
yyy ==
et
IBAI
xxxx =
, ce qui donne yy y
IA B
=
+
2
et xx x
IA B
=
+
2
.
A B
x
A
x
I
x
B
I
y
I
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2
ème
cas :
BA
xx
et
BA
yy
On note C le point tel que
BC
xx = et
AC
yy =
Le triangle ABC est rectangle C. On note K le milieu de [AC] ; d’après le théorème des
milieux, la droite (IK) est parallèle à (BC). Donc
2
CA
KI
xx
xx +
== (Voir 1
er
cas), soit
xx x
IA B
=
+
2
.
On procèderait de même avec le milieu L de [BC] pour établir que yy y
IA B
=
+
2
Propriétés
: Soit
(
)
JIO ,,
un repère orthonormé du plan, A et B les points de coordonnées
respectives
(
)
x y
A A
, et
(
)
x y
B B
, . La distance entre les points A et B est :
AB =
( ) ( )
22 ABAB
yyxx +
Démonstration.
On suppose comme sur la figure que
BA
yy >
et
AB
xx >
.
On note C le point tel que
BC
xx
=
et
AC
yy
=
On utilise dans le triangle ABC rectangle en C le théorème de Pythagore pour obtenir :
(
)
(
)
22
222
ABAB
yyxxBCACAB +=+= . Donc AB =
( ) ( )
22
ABAB
yyxx +
.
Exemple.
2.3. Configurations du plan
1. Les triangles
Propriétés :
Les médiatrices des côtés d’un triangle sont concourantes au centre O de son
cercle circonscrit.
Les médianes d’un triangle sont courantes au centre de gravité du triangle.
Les hauteurs d’un triangle sont concourantes en l’orthocentre H du triangle
Les bissectrices des angles d’un triangle sont concourantes au centre I de son
cercle inscrit.
Médiatrice Médiane Hauteur Bissectrice
A
B
x
A
x
I
x
B
y
I
C
y
B
y
A
I
K
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Propriétés :
Un triangle isocèle a un axe de symétrie : la médiatrice de sa base.
Un triangle équilatéral a trois axes de symétrie : les médiatrices de ses côtés.
Propriétés du triangle rectangle :
Un triangle ABC est rectangle en A si, et seulement si, le côté [BC] est le diamètre de
son cercle circonscrit.
Dans un triangle ABC rectangle en A,
BC
BA
CB == ˆ
sin
ˆ
cos
Théorème de Pythagore :
Si ABC est un triangle rectangle en A, alors
222
BCACAB =+
Réciproquement, si
222
BCACAB =+
, alors ABC est un triangle rectangle en A
Théorème de Thalès
Soit A, B et C trois points alignés, A, B’ et C’ trois points alignés dans le même ordre,
distincts 2 à deux.
Si
(
)
(
)
CCBB
//
, alors
C
A
BA
AC
AB
=
Réciproquement, si
C
A
BA
AC
AB
=
, alors
(
)
(
)
CCBB
//
Angles alternes internes
Deux angles alternes internes définis par deux droites parallèles et une sécante sont de même
mesure.
A
B C
B’ C’ B
C
B’
C’
A
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2. Les quadrilatères
Définitions Propriétés caractéristiques
Un parallélogramme est un
quadrilatère qui a … Ses côtés opposés égaux
deux à deux Des diagonales qui ont même
milieu.
Un rectangle est un
quadrilatère qui a … Quatre angles droits Des diagonales qui ont même
milieu et qui sont de même
longueur.
Un losange est un
quadrilatère qui a … Quatre côtés de même
longueur Des diagonales qui ont même
milieu et qui sont
perpendiculaires.
Un carré est un quadrilatère
qui a … Quatre angles droits et quatre
côtés de même longueur Des diagonales qui ont même
milieux, la même longueur et
qui sont perpendiculaires.
Propriétés :
Un parallélogramme a un centre de symétrie : le point d’intersection de ses diagonales.
Un rectangle a deux axes de symétrie (les médiatrices de ses côtés) et un centre de
symétrie (le point d’intersection de ses diagonales).
Un losange a deux axes de symétrie (ses diagonales) et un centre de symétrie (le point
d’intersection de ses diagonales).
3. Conjecturer, démontrer
ATTENTION
o Vérifier une affirmation sur quelques exemples n’est pas démontrer
o Voir sur une figure n’est pas démontrer
Conjecturer, c’est émettre des hypothèses (deviner)
Construire, c’est dessiner, en justifiant par des définitions et/ou des propriétés, la
figure exécutée
Prouver, montrer, démontrer, c’est réaliser un raisonnement rédigé à partir des
données du problème, grâce aux outils du cours (définitions ou propriétés)
En déduire que… c’est utiliser impérativement le résultat de la question précédente
dans un nouveau raisonnement
Comment organiser une démonstration ?
Enoncer les Hypothèses
On sait que …
Citer le théorème ou la propriété utilisée
Or, d’après…
Conclure
Donc, …
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