Exercice · Mathématiques · Tronc Commun Scientifique

Triangle, milieux et parallélogrammes

Matière
Mathématiques
Niveau
Tronc Commun
Filière
Tronc Commun Scientifique
Session
Semestre 1
Exercice 1

Triangle, milieux et parallélogrammes

Moyen

\(ABC\) est un triangle ; \(I\) et \(J\) sont les milieux respectifs des segments \([BC]\) et \([AC]\).

1) Montrer que :

\[\overrightarrow{AI} = \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AC}\]

et

\[\overrightarrow{BJ} = -\overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AC}\]

2) Soient \(M\) et \(N\) les deux points du plan tels que : \(\overrightarrow{AM} = 2\overrightarrow{AI}\) et \(\overrightarrow{BN} = 2\overrightarrow{BJ}\).

a) Quelle est la nature des quadrilatères \(ABMC\) et \(ABCN\) ? Justifier la réponse.

b) Montrer que \(C\) est le milieu du segment \([MN]\).

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1) \(I\) est le milieu de \([BC]\), donc \(\overrightarrow{BI} = \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BC}\). Alors :

\[\begin{aligned} \overrightarrow{AI} &= \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BI} \\ &= \overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{BC} \\ &= \overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}(\overrightarrow{BA} + \overrightarrow{AC}) \\ &= \overrightarrow{AB} - \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AC} \\ &= \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AC} \end{aligned}\]

\(J\) est le milieu de \([AC]\), donc \(\overrightarrow{AJ} = \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AC}\). Alors :

\[\overrightarrow{BJ} = \overrightarrow{BA} + \overrightarrow{AJ} = -\overrightarrow{AB} + \dfrac{1}{2}\overrightarrow{AC}\]

2) a) On a \(\overrightarrow{AM} = 2\overrightarrow{AI}\), donc \(I\) est le milieu de \([AM]\). Comme \(I\) est aussi le milieu de \([BC]\), les diagonales \([AM]\) et \([BC]\) du quadrilatère \(ABMC\) ont le même milieu : \(ABMC\) est un parallélogramme.

De même, \(\overrightarrow{BN} = 2\overrightarrow{BJ}\), donc \(J\) est le milieu de \([BN]\) ; c’est aussi le milieu de \([AC]\). Les diagonales de \(ABCN\) ont le même milieu : \(ABCN\) est un parallélogramme.

b) \(ABMC\) est un parallélogramme, donc \(\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{CM}\). \(ABCN\) est un parallélogramme, donc \(\overrightarrow{AB} = \overrightarrow{NC}\). D’où :

\[\overrightarrow{NC} = \overrightarrow{CM}\]

Donc \(C\) est le milieu du segment \([MN]\).

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