Utilisation d’axes de symétrie

Avec un cercle et trois tangentes (1)

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Objectif, niveau et difficultés
Il s’agit ici d’utiliser le résultat relatif à un cercle et deux tangentes, et ce à plusieurs reprises. On obtient une propriété métrique intéressante. Le niveau conseillé est celui de la 5ème ou de la 4ème. La partie A est expérimentale ; il est conseillé d’utiliser un logiciel de géométrie dynamique.

Dans ce problème, on considère la figure suivante, dans laquelle les droites (AB), (BC) et (CA) sont tangentes au cercle (c), de centre O. On note P, Q, R les points de contacts respectifs de ces droites avec le cercle.

Construction et expérimentation à l’aide d’un logiciel de géométrie

  1. Construction de la figure
    Créer un point libre O et créer le cercle c de centre O et de rayon 3 cm.
    Créer un point libre A et tracer le cercle c’ de diamètre [OA].
    Ce cercle coupe le cercle c en deux points R et Q.
    Créer les segments [AR], [AQ], [OR] et [OQ].
    Que peut-on dire des droites (AR) et (AQ) ?
     

    Créer un point libre P sur le cercle c et placer P sur l’arc de cercle intérieur au triangle ARQ.
    Créer la droite (d) passant par P et perpendiculaire à (OP).
    Que peut-on dire de cette droite ?

     

    Créer les points B et C intersection de la droite (d) et des droites (AR) et (AQ).
    Créer le segment [BC] puis effacer la droite (d) et le cercle c’.
     

  2. Affichage des longueurs
    Afficher les longueurs des segments [BR] et [BP], puis [CQ] et [CP] et enfin [AR] et [AQ].
    On note p le périmètre du triangle ABC.
    Créer p puis afficher p.
     
  3. Conjecture
    Déplacer le point P entre R et Q.
    Observer en même temps les longueurs des segments affichées dans la question 2.
    Quelles conjectures peut-on émettre sur les longueurs des segments ? sur le périmètre p ?
    On peut faire varier les points O et A pour conforter la solidité de cette conjecture.

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Résolution mathématique

Dans cette partie, on va démontrer les conjectures émises en A-3.

  1. Démontrer les égalités AR = AQ, puis BP = BR et enfin CQ = CP.
    (On pourra utiliser le fait que la figure formée par un cercle et deux tangentes admet un axe de symétrie.)
     
  2. On suppose que AR = 6.
    En déduire la valeur du périmètre p du triangle ABC.

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