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#151 Re : Entraide (collège-lycée) » La contraposée a-t-elle un sens si la réciproque est fausse ? » 24-01-2025 10:37:17

Bonjour DeGeer,

Merci de ta réponse qui amorce un début de compréhension.

Contraposée de la réciproque, et non contraposée du théorème ?

Pourquoi alors la formulation courante — si le carré [...], alors le triangle n'est pas rectangle — est-elle si répandue, alors que, semble-t-il, elle est fausse ??!!

#152 Re : Entraide (collège-lycée) » La contraposée a-t-elle un sens si la réciproque est fausse ? » 24-01-2025 10:23:16

Bonjour Grifgslam, bonjour à tous,

???
J'ai toujours quasi détesté la logique, en dehors de la différence entre $\Longrightarrow$ et $\Longleftrightarrow$.
Là, je sens que je vais détester un peu plus.  :-)


Je lis dans un des manuels de 4ème relativement récent dont je dispose (Collection Myriade de chez Bordas, programme 2016) :

« Théorème de Pythagore
Si un triangle est rectangle, alors le carré de la longueur de l'hypoténuse est égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés. »

« Réciproque du théorème de Pythagore
Si la carré de la longueur du plus grand côté est égal à la somme des carrés des longueurs des autres côtes, alors ce triangle est rectangle. »

Sans que la contraposée soit nommée :
« Si le carré de la longueur du plus grand côté d'un triangle n'est pas égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés, alors ce rectangle n'est pas rectangle. »

Ce sont les formulations que j'ai toujours vues dans les notes de cours de mes élèves ou dans les polycopiés de cours.
et ce sont ces formulations que j'explique à mes élèves !


Sur Wikipédia, je lis
« Réciproque du théorème de Pythagore — Si dans un triangle, le carré de la longueur d'un côté est égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés, alors ce triangle est rectangle et son hypoténuse est le plus grand côté. »

Par contre, la contraposée est formulée différemment :
« Si un triangle ABC n’est pas rectangle en C, alors $AB^2$ n’est pas égal à $AC^2 + BC^2$. »


Dans letudiant.fr, je lis
« La réciproque du théorème de Pythagore est un énoncé qui explore l'inverse de la relation énoncée dans le théorème de Pythagore : Si dans un triangle, le carré de la longueur de l'hypoténuse est égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés, alors le triangle est un triangle rectangle. »
La contraposée n'est par contre pas citée.


Mêmes formulations dans https://clg-france-clayes.ac-versailles.fr/ :
« Réciproque du théorème de Pythagore :
Si dans un triangle le carré de la longueur du plus grand côté est égal à la somme des carrés des longueurs des
deux autres côtés, alors ce triangle est rectangle. »

« Contraposée du théorème de Pythagore:
Si dans un triangle le carré de la longueur du plus grand côté n'est pas égal à la somme des carrés des longueurs
des deux autres côtés, alors ce triangle n'est pas rectangle, »


Pour Pythagore, ce n'est pas la contraposée que tu as énoncée, mais justement la réciproque ( par le biais de sa contraposée...
qui lui est équivalente).
Je pense que tu t' emmêles les pinceaux.

Oui, maintenant, je m'emmêle les pinceaux ! (Et apparemment, les auteurs des passages cités. :-)
Tu peux expliquer s'il te plaît ?

Bonne et fructueuse journée à tous.

#153 Re : Entraide (collège-lycée) » La contraposée a-t-elle un sens si la réciproque est fausse ? » 23-01-2025 15:33:19

Merci Roro, bridgslam, agrega_sarrachies-tif de vos retours qui m'ont permis de mieux comprendre les notions de réciproque et de contraposée.

Notre questionnement venait du fait que les formulations de la réciproque et de la contraposée sont en quelque sorte "symétriques".

Par exemple, pour le célébrissime Théorème de Pythagore, la réciproque est « Si dans un triangle le carré de la longueur du plus grand côté est égal à la somme des carrés des deux autres longueurs, alors le triangle est rectangle. »

La contraposée est « Si dans un triangle le carré de la longueur du plus grand côté n'est pas égal à la somme des carrés des deux autres longueurs, alors le triangle n'est pas rectangle. »

Cette symétrie laisse à penser que la réciproque et la contraposée "vont de paire" : si la réciproque est fausse, qu'advient-il de la contraposée ?

Vos explications m'ont permis de comprendre que les propositions qui "vont de paire" sont en réalité la proposition de base et sa contraposée, et non la réciproque et la contraposée, qui sont en fait "découplées".

Merci encore.

#154 Entraide (collège-lycée) » La contraposée a-t-elle un sens si la réciproque est fausse ? » 23-01-2025 07:23:02

Borassus
Réponses : 41

Bonjour à tous !

Question que mon élève de 4ème préféré — celui à qui j'expliquais l'année dernière le développement de la somme de cinq termes élevée à la puissance 4 et à qui j'ai expliqué récemment les formules d'Al-Kashi — et moi nous nous sommes posée hier :

La contraposée a-t-elle un sens si la réciproque est fausse ?

Au plaisir de vous lire.
Bonne et fructueuse journée.

PS : Je ne sais si la question a un sens.

PPSS : Posée autrement, la question peut être « Peut-il y avoir contraposée si la réciproque est fausse ? »

#155 Re : Entraide (supérieur) » Indéterminations $0^0$ et $1^{+\infty}$ » 20-01-2025 10:46:11

Bonjour à tous !

Je m'amuse à générer à l'aide de GeoGebra des courbes $ u(x)^{\displaystyle v(x)}$ plus ou moins farfelues — et sans doute pas évidentes à analyser. Voici quelques exemples :

De jolies moustaches générées par $(\sin x) ^ {\displaystyle \: \sin x}$ :
33ve.png

$(\sin x)^{\displaystyle \: x²}$
edf7.png

$(\sin x)^ {\displaystyle \: \dfrac 1 x}$  (Les montées sont tellement rapides que GeoGebra bugue en les représentant.)
7uvv.png

$(\cos x)^ {\displaystyle \: e^x}$
6mpr.png

$(\sin x) ^ {\displaystyle \: x}$
iigr.png


Bonne journée de début de semaine.
Bien cordialement,
Borassus

#156 Re : Entraide (supérieur) » Indéterminations $0^0$ et $1^{+\infty}$ » 19-01-2025 23:47:04

Bonsoir Michel,

Je comprends mieux maintenant l'indication de DeGeer : c'est l'exposant de l'exponentielle qui est ramené dans les deux cas à une indétermination de type $0 \times \infty$, et non la fonction $u^v$, comme je l'avais interprété initialement.  (D'où ma question.)

Donc, on peut distinguer quatre cas :

1) si $v \ln u$ tend vers $0$, $u^v$ tend vers $1$ ;

2) si $v \ln u$ tend vers $+ \infty$, $u^v$ tend vers $\infty$ ;

3) si $v \ln u$ tend vers $- \infty$, $u^v$ tend vers $0$ ;

4) si $v \ln u$ tend vers une limite finie $l$ non nulle, $u^v$ tend vers $e^l$.

Je comprends maintenant pourquoi ces deux formes sont indéterminées : a priori, on ne peut pas savoir quelle est la limite : nulle, infinie ou finie différente de 0.


Merci DeGeer ! Merci Michel !
Vous m'avez effectivement ouvert de nouveaux horizons !
(Je prévois de les faire bientôt découvrir à certains élèves de Terminale lorsqu'ils auront vu la fonction $\ln$.  :-)

#157 Re : Entraide (supérieur) » Indéterminations $0^0$ et $1^{+\infty}$ » 19-01-2025 22:41:00

Bonsoir DeGeer, bonsoir à tous,

Merci de ta réponse.

Si on considère que la fonction a pour structure $u^v$, je ne vois pas pour l'instant en quoi le fait de l'écrire sous la forme $e^{v \ln u}$ ramène à l'indétermination $0 \times \infty$.

Merci de m'éclairer.

#158 Entraide (supérieur) » Indéterminations $0^0$ et $1^{+\infty}$ » 19-01-2025 14:43:41

Borassus
Réponses : 5

Bonjour,

J'explique que, outre les quatre indéterminations habituelles $\infty - \infty$  ,  $0 \times \infty$  ,  $\dfrac 0 0$  et  $\dfrac {\infty}{\infty}$ , il y aussi les indéterminations $0^0$ et $1^{\infty}$.

Pouvez-vous s'il vous plaît m'indiquer pour ces deux indéterminations des exemples de limites infinies, nulles ou finies non nulles ?

Merci des nouveaux horizons que vous ne manquerez pas de me faire découvrir.
Bon dimanche.

#159 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 18-01-2025 22:18:28

Effectivement !

Je n'avais pas eu l'idée d'intégrer directement $|x|$, puis d'intégrer directement $\dfrac {x|x|}{2}$. (Je ne savais d'ailleurs pas qu'on pouvait le faire.) J'avais donc pour les deux primitives séparé les intervalles $x \le 0$ et $x \ge 0$.

#160 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 18-01-2025 21:55:33

Merci, Roro, de cette intéressante réponse.

Voici les trois courbes : en bleu la courbe $y = |x|$ ; en rouge la courbe des deux primitives premières ; en vert la courbe des deux primitives secondes.

dww5.png

Je modifie donc ma question : une fonction non définie par morceaux peut-elle être dérivable à l'ordre $k$, mais pas à l'ordre $k + 1$ ?

#161 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 18-01-2025 21:04:01

L'élève m'a demandé si une fonction dérivable jusqu'à un ordre $k$ peut ne pas être dérivable à partir de l'ordre $k + 1$.

C'est une question que je me suis aussi posée.

#162 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 18-01-2025 21:01:01

Bonsoir,

J'ai testé tout à l'heure pour la première fois cette approche auprès d'un élève de Première en lui demandant d'admettre pour l'instant que si une fonction est indéfiniment dérivable en une valeur $v_0$, elle peut être approximée sous la forme $f(v_0)$ plus un polynôme par puissances croissantes de  $ \Delta v$, exemples graphiques d'approximations améliorées successives de courbes à l'appui. (J'explique les développements limités dès la Première.)

Ce qui permet d'écrire le taux d'accroissement sous la forme d'une constante dépendant de $v_0$ plus un polynôme en $\Delta v$, et donc de donner un autre sens au nombre dérivé.

Cela semble bien passer, et l'élève a facilement compris que les puissances croissantes de $\Delta v$ sont très rapidement négligeables lorsque l'accroissement est très petit.

Demain — oui, j'ai cours aussi le dimanche — je testerai mon approche auprès de deux élèves de Terminale.

Bonne soirée.
Bien cordialement.

#163 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 17-01-2025 18:04:00

Il faut bien sûr préciser « à certaines restrictions concernant la valeur $v_0$ près ».

La première d'entre elles étant bien évidemment que la fonction soit calculable en $v_0$.

#164 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 17-01-2025 17:25:00

Michel Coste a écrit :

Bonjour,
Polynôme ou série ? Et puis quid de $x\mapsto \exp(-1/x^2)$ en $0$, par exemple ?

Bonjour Michel,

Merci de ton intervention, toujours enrichissante.

Polynôme dans le cas d'une fonction puissance. Série dans les autres cas. (Ou polynôme si on limite la série à un certain rang.)

Il faut bien sûr préciser « à certaines restrictions concernant la valeur $v_0$ près ».

PS : La courbe correspondante est assez mignonne (avec un "trou" en $(0 , 0) )$ :
mtec.png

#165 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 17-01-2025 17:07:43

Soit par exemple la fonction cosinus.

Le taux d'accroissement est égal à $\dfrac {\cos(v_0 + \Delta v) - \cos v_0}{\Delta v} = \dfrac{\cos v_0 \cos \Delta v - \sin v_0 \sin \Delta v - \cos v_0}{\Delta v} \approx \dfrac{\cos v_0 \left(1 - \dfrac{(\Delta v)^2}{2} \right) - \sin v_0 \Delta v - cos v_0}{\Delta v}$

$= - \sin v_0 - \dfrac {\cos v_0}{2} {\Delta v}$

ce qui confirme la structure évoquée.

Donc, contrairement à ce que j'écrivais dans mon post initial, il faut utiliser les développements limités.

#166 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 17-01-2025 16:42:40

Pour être plus précis, et plus rigoureux, « au voisinage d'une valeur $v_0$ de la variable » signifie « et donc pour $\Delta v$ suffisamment petit ».

#167 Re : Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 17-01-2025 16:31:44

Merci Roro de ta réponse,

J'imagine que c'est le quotient $\frac{f(v_0+\Delta v)-f(v_0)}{\Delta v}$

Oui, tout à fait.

Ma question était « Puis-je affirmer que le taux d'accroissement au voisinage d'une valeur $v_0$ de la variable peut toujours être exprimé sous la forme d'une expression en $v_0$ plus un polynôme en $\Delta v$ ? »
(J'aurais dû préciser « par puissances croissantes de $\Delta v$ et sans terme constant ».)

Dans l'exemple que tu proposes, il s'agit bien d'un polynôme du second degré en $\Delta v$.
Que l'un de ses deux coefficients dépende de $v_0$ n'importe pas.

#168 Entraide (supérieur) » Taux d'accroissement en $v_0$ égal à $g(v_0) + P(\Delta v)$ » 17-01-2025 12:42:39

Borassus
Réponses : 13

Bonjour à tous,

Pour expliquer la notion de nombre dérivé au voisinage d'une valeur $v_0$ de la variable, je compte partir du fait que le taux d'accroissement $\left( \dfrac {\Delta f}{\Delta v} \right)_{v_0}$ peut être écrit sous la forme d'une expression en $v_0$ plus un polynôme en $\Delta v$.

Par exemple :

  • $\left( \dfrac {\Delta v^n}{\Delta v} \right)_{v_0} = nv_0^{n - 1} + P_1(\Delta v)$    où $P_1(\Delta v)$ est défini par la formule du binôme

  • $\left( \dfrac{\Delta \sqrt[n]{v}}{\Delta v} \right)_{v_0} = \dfrac 1 n \times \dfrac {1}{v_0 \:^{\frac{n - 1}{n}}} + P_2(\Delta v)$    où $P_2(\Delta v)$ est déterminé par la série binomiale généralisée


Ma question, pour ma propre gouverne, est la suivante :

Puis-je affirmer que le taux d'accroissement au voisinage d'une valeur $v_0$ de la variable peut toujours être exprimé sous la forme d'une expression en $v_0$ plus un polynôme en $\Delta v$ ?

Si oui, pourquoi ?
(Sans passer par les développements limités ou en série qui font intervenir les dérivées successives en $v_0$ : cela reviendrait à expliquer la notion de nombre dérivé en utilisant la notion de nombre dérivé.)

Merci de vos précieuses explications.

#169 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 22:53:16

Effectivement, la nuance est importante : « après le chapitre sur le produit scalaire » ne signifie pas « en guise d'application du produit scalaire ».

Meilleurs vœux en retour, avec une corne d'abondance remplie d'échanges passionnants !

#170 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 22:18:39

Rebonsoir Cailloux,

Combien tu confirmes mes froncements de sourcils immédiats en lisant rapidement les réponses : je percevais que quelque chose dans le raisonnement cloche sur le fond.

J'ai effectivement tiqué sur le passage que tu mentionnes.
Rétrospectivement, je me rends compte que la conclusion est du même ordre de celle de Sganarelle dans le Médecin malgré lui lorsqu'il enfume Géronte par son discours pseudo-savant (acte II, scène 4) : « Voilà justement ce qui fait que votre fille est muette. ».

Pour répondre à ta question, contrairement aux deuxième et troisième questions, je ne pense pas avoir orienté la réponse.
Voici ma question :
« On considère un triangle ABC quelconque et un point M distinct de ces trois sommets.
On construit les projetés orthogonaux H et K de A respectivement sur la droite (MB) et sur la droite (MC).
Où faut-il placer le point M pour que la distance HK soit maximale ?

Important : Ce problème est posé à une classe de Première option maths. Selon le prof, il doit être résolu en utilisant le produit scalaire. »

#171 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 19:28:56

Bonsoir Cailloux, bonsoir à tous,

$AH = \left| \overrightarrow{MA} \cdot \frac{\overrightarrow{MB}}{|\overrightarrow{MB}|} \right|$
Ce n'est pas $AH$ mais  $MH = \left| \overrightarrow{MA} \cdot \frac{\overrightarrow{MB}}{|\overrightarrow{MB}|} \right|$

J'ai recopié sans véritablement comprendre car je devais partir faire des courses.

J'ai effectivement froncé les sourcils : comment peut-on déterminer AH, alors que le produit scalaire $\overrightarrow{MA} \cdot \overrightarrow{MB}$ ne dépend absolument pas de la distance AH ?
(J'ai à mon retour demandé d'expliquer. Les explications fournies n'expliquent en fait rien.)

Les voies pédagogiques que je mentionnais passent donc nécessairement par savoir impérativement distinguer le vrai du faux, de façon à ne pas être mené en bateau. Ce qui est en réalité une excellente formation !

Bonne soirée.


PS : Je pense qu'il doit y avoir une vraie solution via le produit scalaire. Mais elle ne se laisse pas facilement appréhender.

#172 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 17:14:03

Avec de tels outils, l'exercice consistera en fait à bien comprendre la solution proposée, et à savoir la redémontrer par soi-même.
Cela ouvre des voies pédagogiques passionnantes...

#173 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 17:10:57

J'ai continué par la question suivante :
« Comment alors démontrer que la longueur HK est égale au demi-périmètre du triangle ABC ? »

Voici la réponse :

Mistral AI a écrit :

Pour démontrer que la longueur \( HK \) est égale au demi-périmètre du triangle \( ABC \) lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \), nous devons utiliser les propriétés géométriques du cercle exinscrit et des projections orthogonales.

### Étapes de la démonstration :

1. **Définir le cercle exinscrit et ses propriétés :**
   - Le cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \) est tangent à la droite \( (BC) \) et aux prolongements des côtés \( (AB) \) et \( (AC) \).
   - Le centre de ce cercle est le point où les bissectrices extérieures des angles \( \widehat{B} \) et \( \widehat{C} \) se rencontrent.
   - Ce point est également sur la bissectrice de l'angle \( \widehat{A} \).

2. **Projections orthogonales :**
   - Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit, les distances \( AH \) et \( AK \) sont maximisées car \( M \) est équidistant des côtés \( (AB) \) et \( (AC) \).
   - Les projections orthogonales de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) sont donc maximisées.

3. **Calcul de la distance \( HK \) :**
   - La distance \( HK \) est la distance entre les points \( H \) et \( K \), qui sont les pieds des perpendiculaires abaissés de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) respectivement.
   - Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit, les distances \( AH \) et \( AK \) sont maximales, ce qui maximise également la distance \( HK \).

4. **Lien avec le demi-périmètre :**
   - Le demi-périmètre du triangle \( ABC \) est donné par \( s = \frac{a + b + c}{2} \), où \( a = BC \), \( b = AC \), et \( c = AB \).
   - Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit, les distances \( AH \) et \( AK \) sont égales aux demi-périmètres des triangles formés par les projections orthogonales.

### Démonstration détaillée :

1. **Projections orthogonales et distances :**
   - Soit \( M \) le centre du cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \).
   - Les distances \( AH \) et \( AK \) sont les projections orthogonales de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) respectivement.
   - Ces distances peuvent être exprimées en termes des côtés du triangle \( ABC \).

2. **Utilisation des propriétés du cercle exinscrit :**
   - Le centre du cercle exinscrit est équidistant des côtés \( (AB) \), \( (AC) \), et \( (BC) \).
   - Les distances \( AH \) et \( AK \) sont donc égales aux demi-périmètres des triangles formés par les projections orthogonales.

3. **Calcul de la distance \( HK \) :**
   - La distance \( HK \) est la somme des distances \( AH \) et \( AK \).
   - Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit, ces distances sont maximales et égales aux demi-périmètres des triangles formés par les projections orthogonales.

4. **Conclusion :**
   - La distance \( HK \) est donc égale au demi-périmètre du triangle \( ABC \).

### Conclusion :

Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \), la longueur \( HK \) est égale au demi-périmètre du triangle \( ABC \). Cette position de \( M \) garantit que les projections orthogonales de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) sont maximisées, ce qui maximise la distance entre \( H \) et \( K \) et la rend égale au demi-périmètre du triangle.

#174 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 17:06:22

J'ai, en complément, posé la question suivante :
« Comment, de plus, démontrer que le maximum est atteint lorsque M est au centre du cercle exinscrit dans l'angle  ? »

Voici sa réponse :

Mistral AI a écrit :

Pour démontrer que le maximum de la distance \( HK \) est atteint lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \), nous devons montrer que cette position de \( M \) maximise les distances \( AH \) et \( AK \).

### Étapes de la démonstration :

1. **Définir le cercle exinscrit :**
   - Le cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \) est le cercle qui est tangent à la droite \( (BC) \) et aux prolongements des côtés \( (AB) \) et \( (AC) \).
   - Le centre de ce cercle est le point où les bissectrices extérieures des angles \( \widehat{B} \) et \( \widehat{C} \) se rencontrent.

2. **Propriétés du centre du cercle exinscrit :**
   - Le centre du cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \) est équidistant des côtés \( (AB) \), \( (AC) \), et \( (BC) \).
   - Ce point est également sur la bissectrice de l'angle \( \widehat{A} \).

3. **Projections orthogonales :**
   - Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit, les distances \( AH \) et \( AK \) sont maximisées car \( M \) est équidistant des côtés \( (AB) \) et \( (AC) \).
   - Les projections orthogonales de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) sont donc maximisées.

4. **Calcul de la distance \( HK \) :**
   - La distance \( HK \) est la distance entre les points \( H \) et \( K \), qui sont les pieds des perpendiculaires abaissés de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) respectivement.
   - Lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit, les distances \( AH \) et \( AK \) sont maximales, ce qui maximise également la distance \( HK \).

### Conclusion :

Le maximum de la distance \( HK \) est atteint lorsque \( M \) est au centre du cercle exinscrit dans l'angle \( \widehat{A} \). Cette position de \( M \) garantit que les projections orthogonales de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) sont maximisées, ce qui maximise la distance entre \( H \) et \( K \).

#175 Re : Entraide (collège-lycée) » Optimisation avec le produit scalaire » 29-12-2024 16:54:21

J'avoue : j'ai triché en posant la question à Mistral AI. (Je n'utilise plus Open AI du fait d'une insuffisance dans son SAV.)

Voici sa réponse :

Mistral AI a écrit :

Pour résoudre ce problème en utilisant le produit scalaire, nous devons trouver la position du point \( M \) qui maximise la distance \( HK \), où \( H \) et \( K \) sont les projetés orthogonaux de \( A \) sur les droites \( (MB) \) et \( (MC) \) respectivement.

### Étapes de la résolution :

1. **Définir les vecteurs et les projections :**
   - Soit \( \overrightarrow{MA} \) le vecteur de \( M \) à \( A \).
   - Soit \( \overrightarrow{MB} \) le vecteur de \( M \) à \( B \).
   - Soit \( \overrightarrow{MC} \) le vecteur de \( M \) à \( C \).
   - \( H \) est le projeté orthogonal de \( A \) sur \( (MB) \), donc \( \overrightarrow{AH} \) est perpendiculaire à \( \overrightarrow{MB} \).
   - \( K \) est le projeté orthogonal de \( A \) sur \( (MC) \), donc \( \overrightarrow{AK} \) est perpendiculaire à \( \overrightarrow{MC} \).

2. **Utiliser le produit scalaire pour trouver les distances :**
   - La distance \( AH \) peut être trouvée en utilisant la projection de \( \overrightarrow{MA} \) sur \( \overrightarrow{MB} \):
     \[
     AH = \left| \overrightarrow{MA} \cdot \frac{\overrightarrow{MB}}{|\overrightarrow{MB}|} \right|
     \]
   - De même, la distance \( AK \) peut être trouvée en utilisant la projection de \( \overrightarrow{MA} \) sur \( \overrightarrow{MC} \):
     \[
     AK = \left| \overrightarrow{MA} \cdot \frac{\overrightarrow{MC}}{|\overrightarrow{MC}|} \right|
     \]

3. **Calculer la distance \( HK \) :**
   - La distance \( HK \) est la distance entre les points \( H \) et \( K \), qui sont les pieds des perpendiculaires abaissés de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) respectivement.
   - Pour maximiser \( HK \), nous devons maximiser la différence entre les projections de \( \overrightarrow{MA} \) sur \( \overrightarrow{MB} \) et \( \overrightarrow{MC} \).

4. **Position optimale de \( M \) :**
   - Pour que la distance \( HK \) soit maximale, \( M \) doit être placé de manière à ce que les angles formés par \( \overrightarrow{MA} \) avec \( \overrightarrow{MB} \) et \( \overrightarrow{MC} \) soient égaux.
   - Cela signifie que \( M \) doit être sur la bissectrice de l'angle \( \widehat{BAC} \).

### Conclusion :

Pour maximiser la distance \( HK \), le point \( M \) doit être placé sur la bissectrice de l'angle \( \widehat{BAC} \). Cela garantit que les projections orthogonales de \( A \) sur \( (MB) \) et \( (MC) \) sont équilibrées, maximisant ainsi la distance entre \( H \) et \( K \).

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