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ExerciceSeconde, chapitre 5 — Géométrie cartésienne · Milieu d'un segment

Exercice 14

DémonstrationCalcul

La figure ci-dessous est composée de deux carrés accolés ABCDABCD et CBKJCBKJ, et d'un trapèze EHGFEHGF. La droite (BC)(BC) est un axe de symétrie de la figure. Les segments portant le même codage ont la même longueur, et les segments [DF][DF] et [JG][JG] sont perpendiculaires à (EH)(EH).

Figure

On se place dans le repère (C ;I,B)\left(C\,;I,B\right).

1. Justifier que (C ;I,B)\left(C\,;I,B\right) est bien un repère du plan. Est-il orthogonal ? Est-il orthonormé ? On observera attentivement les longueurs CICI et CBCB.

2. Donner les coordonnées des onze points AA, BB, CC, DD, EE, FF, GG, HH, II, JJ et KK.

3. Calculer les coordonnées du milieu MM de [EF][EF].

4. Calculer les coordonnées du milieu NN de [GH][GH].

5. Vérifier que MM et NN sont symétriques par rapport à la droite (BC)(BC). Que peut-on dire plus généralement de deux points symétriques par rapport à cet axe ?

6. Un élève veut calculer la longueur EHEH à l'aide de la formule de distance. A-t-il le droit de le faire dans ce repère ? Justifier.

Corrigé

1. Les points CC, II et BB ne sont pas alignés : c'est bien un repère. Les droites (CI)(CI) et (CB)(CB) portent deux côtés du carré CBKJCBKJ, elles sont donc perpendiculaires : le repère est orthogonal. En revanche, les codages montrent que CI=CJ+JI=2×DCalors queCB=DCCI=CJ+JI=2\times DC \qquad\text{alors que}\qquad CB=DC

CI=2 CB : le repeˋre n’est pas orthonormeˊ.\boxed{CI=2\,CB \text{ : le repère n'est pas orthonormé.}}

2. Une unité d'abscisse vaut CICI, soit deux côtés de carré, tandis qu'une unité d'ordonnée vaut CBCB, soit un côté. Les abscisses comportent donc des demis :

• A(−0,5 ;1)A(-0{,}5\,;1)

• B(0 ;1)B(0\,;1)

• C(0 ;0)C(0\,;0)

• D(−0,5 ;0)D(-0{,}5\,;0)

• E(−1,5 ;0)E(-1{,}5\,;0)

• F(−0,5 ;−1)F(-0{,}5\,;-1)

• G(0,5 ;−1)G(0{,}5\,;-1)

• H(1,5 ;0)H(1{,}5\,;0)

• I(1 ;0)I(1\,;0)

• J(0,5 ;0)J(0{,}5\,;0)

• K(0,5 ;1)K(0{,}5\,;1)

Comment obtient-on EE et HH ? Les codages donnent CJ=JI=IH=DCCJ=JI=IH=DC, donc CHCH vaut trois côtés de carré, soit 1,51{,}5 unité. Et comme (BC)(BC) est un axe de symétrie, EE est le symétrique de HH, d'où E(−1,5 ;0)E(-1{,}5\,;0).

3. M=(−1,5+(−0,5)2 ;0+(−1)2)=(−1 ;−0,5)M=\left(\dfrac{-1{,}5+(-0{,}5)}{2}\,;\dfrac{0+(-1)}{2}\right)=\boxed{(-1\,;-0{,}5)}

4. N=(0,5+1,52 ;−1+02)=(1 ;−0,5)N=\left(\dfrac{0{,}5+1{,}5}{2}\,;\dfrac{-1+0}{2}\right)=\boxed{(1\,;-0{,}5)}

5. Les points M(−1 ;−0,5)M(-1\,;-0{,}5) et N(1 ;−0,5)N(1\,;-0{,}5) ont des abscisses opposées et la même ordonnée.

L'axe (BC)(BC) étant l'axe des ordonnées du repère, cela signifie exactement que MM et NN sont symétriques par rapport à lui. Deux points symeˊtriques par rapport aˋ (BC) ont des abscisses opposeˊes et la meˆme ordonneˊe.\boxed{\text{Deux points symétriques par rapport à } (BC) \text{ ont des abscisses opposées et la même ordonnée.}}

6. Non. La formule de la distance exige un repère orthonormé, or celui-ci ne l'est pas : les unités diffèrent sur les deux axes. Le calcul est interdit dans ce repeˋre.\boxed{\text{Le calcul est interdit dans ce repère.}} On peut cependant conclure autrement : EHEH vaut six côtés de carré, d'après les codages et la symétrie.

Dans l'édifice

Thèmes

repères, coordonnées, milieu, distance, quadrilatères, symétrique

Notions

couple, norme

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