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$ABCD$ est un parallélogramme et $E$ est un point du segment $[AC]$ distinct de $A$ et de $C$.
La parallèle à $(AB)$ passant par E coupe respectivement $(AD)$ en $I$ et $(BC)$ en $J$.
La parallèle à $(AD)$ passant par $E$ coupe respectivement $(AB)$ en $K$ et $(CD)$ en $L$.
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La parallèle à $(AB)$ passant par E coupe respectivement $(AD)$ en $I$ et $(BC)$ en $J$.
La parallèle à $(AD)$ passant par $E$ coupe respectivement $(AB)$ en $K$ et $(CD)$ en $L$.
- Construire la figure avec le logiciel GEOGEBRA puis déplacer le point $E$ sur $[AC]$.
Pour quelle position du point $E$ sur $[AC]$ la droite $(IL)$ semble-t-elle parallèle à $(KJ)$?Construire le parallélogramme ABCD puis tracer [AC]
Placer le point E sur [AC] puis tracer les parallèles à (AB) et (AD) passant par E et marquer les points I, J, K et LTracer $ABCD$ puis $[AC]$ et placer $E$ sur $[AC]$
Tracer les parallèles (onglet droites parallèle passant par un point) à $(AB)$ et $(CD)$ passant par E et marquer les points d'intersection $I$, $J$, $K$ et $L$ comme dans l'énoncé.
En déplaçant $E$ sur $[AC]$, il semble que $(IL)$ et $(KJ)$ soient parallèles quand $E$ est le point d'intersection des diagonales de $ABCD$.
- Pour toute la suite, on se place dans le repère $(A;\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AD})$.
Donner sans justifier les coordonnées des points $A$, $B$, $C$ et $D$ puis déterminer une équation de la droite $(AC)$.Déterminer une équation cartésienne
Déterminer une équation cartésienne de la droite $(AB)$ avec $A(x_A;y_A)$ et $B(x_B;y_B)$ donnés dans un repère.
Méthode 1
- calculer les coordonnée du vecteur $\overrightarrow{AB}$ vecteur directeur de $(AB)$
- Si le point $M(x;y)$ appartient à $(AB)$, les vecteurs $\overrightarrow{AM}$ et $\overrightarrow{AB}$ sont colinéaires
- $det(\overrightarrow{AM};\overrightarrow{AB})=0$
Méthode 2
- calculer les coordonnée du vecteur $\overrightarrow{AB}$ vecteur directeur de $(AB)$
- Les coordonnées de $\overrightarrow{AB}(-b;a)$ donnent les coefficients $a$ et $b$ d'une équation cartésienne
- $(AB)$: $ax+by+c=0$ et $A\in (AB)$ donc $ax_A+by_A+c=0$ (équation d'inconnue $c$)M(x;y) appartient à la droite (AC) si et seulement si $\overrightarrow{AM}$ et $\overrightarrow{AC}$ sont colinéairesDans le repère $(A;\overrightarrow{AB};\overrightarrow{AC})$, on a $A(0;0)$ (origine du repère), $B(1;0)$, $D(0;1)$ et $C(1;1)$
$\overrightarrow{AC}(1;1)$
Soit $M(x;y)$
$\begin{cases} x_{\overrightarrow{AM}}=x_M-x_A=x \\ y_{\overrightarrow{AM}}=y_M-y_A=y \end{cases}$
donc $\overrightarrow{AM}(x;y)$
$M\in (AC)$
$\Longleftrightarrow \overrightarrow{AM}$ et $\overrightarrow{AC}$ colinéaires
$\Longleftrightarrow x_{\overrightarrow{AC}}y_{\overrightarrow{AM}}-y_{\overrightarrow{AC}}x_{\overrightarrow{AM}}=0$
$\Longleftrightarrow 1\times y-1\times x=0$
$\Longleftrightarrow -x+y=0$
$\Longleftrightarrow y=x$
- On note $\alpha$ l'abscisse de $E$, en déduire les coordonnées de $E$ et donner un encadrement de $\alpha$
Un point appartient à une droite si ses coordonnées vérifient une équation de cette droiteUne équation de (AC) est $y=x$ et $E\in (AC)$
donc $y_E=x_E=\alpha$
$E\in (AC)$ donc $\alpha \in ]0;1[$
E est un point du segment [AC] distinct de A et de C donc $x_E\neq 0$ soit $\alpha \in]0;1[$
- Donner sans justifier les coordonnées des points I, J, K et L en fonction de $\alpha$
(IJ) est parallèle à (AB) et $I\in (AD)$ (axe des ordonnées) et $J\in (BC)$ avec $x_C=x_B=x_J$ car (BC) est parallèle à (AD)$(IJ)$ est parallèle à $(AB)$ donc $y _I=y_J=y_E=\alpha$
$I\in (AD)$ donc $x_I=0$ et $J\in (BC)$ donc $x_J=1$
donc $I(0;\alpha)$ et $J(1;\alpha)$
$(KL)$ est parallèle à $(AD)$ donc $x _K=x_L=x_E=\alpha$
$K\in (AB)$ donc $y_K=0$ et $L\in (CD)$ donc $y_L=1$
donc $K(\alpha;0)$ et $L(\alpha;1)$
- Déterminer une équation de la droite $(IL)$ puis de la droite $(JK)$.
$\overrightarrow{IL}$ est un vecteur directeur de la droite (IL). $\overrightarrow{JK}$ est un vecteur directeur de la droite (JK).$\overrightarrow{IL}$ est un vecteur directeur de $(IL)$
$\begin{cases} x_{\overrightarrow{IL}}=x_L-x_I=\alpha \\ y_{\overrightarrow{IL}}=y_L-y_I=1-\alpha \end{cases}$
donc $\overrightarrow{IL}(\alpha;1-\alpha)$
Soit $M(x;y)$
$\begin{cases} x_{\overrightarrow{IM}}=x_M-x_I=x \\ y_{\overrightarrow{IM}}=y_M-y_I=y -\alpha \end{cases}$
donc $\overrightarrow{IM}(x;y-\alpha)$
$M\in (IL)$
$\Longleftrightarrow \overrightarrow{IL}$ et $\overrightarrow{IM}$ colinéaires
$\Longleftrightarrow x_{\overrightarrow{IL}}y_{\overrightarrow{IM}}-y_{\overrightarrow{IL}}x_{\overrightarrow{IM}}=0$
$\Longleftrightarrow \alpha(y-\alpha)-(1-\alpha) x=0$
$\Longleftrightarrow \alpha y -\alpha^2-x+\alpha x=0$
$\overrightarrow{JK}$ est un vecteur directeur de $(JK)$
$\begin{cases} x_{\overrightarrow{JK}}=x_K-x_J=\alpha -1 \\ y_{\overrightarrow{JK}}=y_K-y_J=-\alpha \end{cases}$
donc $\overrightarrow{Jk}(\alpha-1;-\alpha)$
Soit $M(x;y)$
$\begin{cases} x_{\overrightarrow{KM}}=x_M-x_K=x-\alpha \\ y_{\overrightarrow{KM}}=y_M-y_K=y \end{cases}$
donc $\overrightarrow{IM}(x-\alpha;y)$
$M\in (JK)$
$\Longleftrightarrow \overrightarrow{JK}$ et $\overrightarrow{KM}$ colinéaires
$\Longleftrightarrow x_{\overrightarrow{JK}}y_{\overrightarrow{KM}}-y_{\overrightarrow{JK}}x_{\overrightarrow{KM}}=0$
$\Longleftrightarrow (\alpha -1)y-(-\alpha) (x-\alpha)=0$
$\Longleftrightarrow \alpha y -y-\alpha^2+\alpha x=0$
- Prouver la conjecture émise à la question 1: c'est à dire $(IL)$ et $(JK)$ parallèles quand $E$ est au centre du parallélogramme.
(IL) et (JK) sont parallèles si et seulement si leurs vecteurs directeurs sont colinéaires$\overrightarrow{IL}(\alpha;1-\alpha)$ est un vecteur directeur de (IL)
$\overrightarrow{JK}(\alpha-1;-\alpha)$ est un vecteur directeur de $(JK)$
$(IL)$ et $(JK)$ sont parallèles
$\Longleftrightarrow \overrightarrow{IL}$ et $\overrightarrow{JK}$ sont colinéaires
$\Longleftrightarrow det(\overrightarrow{IL};\overrightarrow{JK})=0$
$\Longleftrightarrow x_{\overrightarrow{JK}}y_{\overrightarrow{IL}}-y_{\overrightarrow{JK}}x_{\overrightarrow{IL}}=0$
$\Longleftrightarrow \alpha\times (-\alpha)-(1-\alpha) (\alpha-1)=0$
$\Longleftrightarrow -\alpha^2-\alpha+1+\alpha^2-\alpha=0$
$\Longleftrightarrow -2\alpha+1=0$
$\Longleftrightarrow \alpha =\dfrac{1}{2}$
donc $\alpha=\dfrac{1}{2}$ soit $x_E=y_E=\dfrac{1}{2}$
donc pour $I$ milieu de $[AD]$ et $K$ milieu de $[AB]$
- Si $x_E\neq \dfrac{1}{2}$, on note $N$ le point d'intersection de $(IL)$ et $(JK)$.
Montrer que $A$, $C$ et $N$ sont alignésune équation de $(IL)$ est $\alpha y -\alpha^2-x+\alpha x=0$
une équation de $(JK)$ est $\alpha y -y-\alpha^2+\alpha x=0$
$E$ distinct de $A$ et de $C$ donc $\alpha \neq 0$ et $\alpha \neq 1$
$\begin{cases} \alpha y -\alpha^2-x+\alpha x=0 \\ \alpha y -y-\alpha^2+\alpha x=0 \end{cases}$
$\Longleftrightarrow \begin{cases} \alpha y -\alpha^2-x+\alpha x=0 \\ \alpha y -\alpha^2-x+\alpha x-\alpha y +y+\alpha^2-\alpha x=0 \phantom{test}L_1-L_2 \text{ On soustrait les deux lignes} \end{cases}$
$\Longleftrightarrow \begin{cases} \alpha y -\alpha^2-x+\alpha x=0 \\ -x+y=0 \end{cases}$
$\Longleftrightarrow \begin{cases} \alpha y -\alpha^2-x+\alpha x=0 \\ y=x \end{cases}$
donc le point N est tel que $x_N=y_N$
or une équation de $(AC)$ est $y=x$
donc $n\in (AC)$
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Fiche méthode
Si cet exercice vous pose problème, nous vous conseillons de consulter la fiche méthhode.
Systèmes d'équations
- résolution par substitution
- résolution par combinaisons
- intersection de deux droites
infos: | 15-20mn |
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