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Séance 3 — Calculer une longueur inaccessible

Objectif de la séance

Objectif de la séance

Calculer une longueur inaccessible en utilisant deux triangles semblables

Automatismes

  • a. \(2{,}5 \times 3\)
  • b. Multiplier par \(0{,}5\) revient à diviser par…
  • c. Un rapport vaut \(0{,}4\) : agrandissement ou réduction ?
  • d. Simplifier \(\dfrac{15}{21}\)
  • e. Un triangle rectangle a un angle de \(28^\circ\). L’autre angle aigu ?

Un exemple : la hauteur d’une tour génoise

Mesurer sans monter

Mesurer sans monter

Une tour génoise se dresse au bord de la mer. On ne peut ni y monter ni tendre un décamètre le long de sa paroi. Un jour de plein soleil, on mesure l’ombre de la tour au sol : \(17{,}5\) m. Au même moment, un bâton planté bien vertical, de \(1{,}50\) m de haut, projette une ombre de \(2{,}10\) m.

La tour, le bâton, et leurs deux ombres

  1. Pourquoi les deux rayons de soleil dessinés sont-ils parallèles ?
  2. Repère les deux triangles rectangles de la figure. Montre qu’ils ont leurs angles égaux deux à deux.
  3. Range les côtés de chaque triangle et écris les quotients égaux.
  4. Calcule la hauteur de la tour.

Trace écrite

Calculer une longueur avec deux triangles semblables

Calculer une longueur avec deux triangles semblables

Étape 1. Démontrer que les deux triangles sont semblables, le plus souvent en trouvant deux angles égaux.

Étape 2. Apparier les sommets : écrire côte à côte les deux triangles, dans l’ordre donné par les angles égaux.

Étape 3. Écrire les quotients égaux. Chaque quotient compare les deux triangles, jamais deux côtés d’un même triangle.

Étape 4. Calculer par produit en croix, puis vérifier la vraisemblance : le grand triangle doit rester le grand.

Deux triangles semblables ne sont pas toujours en position de Thalès

Deux triangles semblables ne sont pas toujours en position de Thalès

Quand deux triangles se chevauchent, il est tentant d’écrire les quotients comme dans une configuration de Thalès. C’est légitime seulement si deux côtés sont parallèles. Sinon, l’appariement vient des angles égaux, et lui seul.

Exercices

Un angle commun

Un angle commun

Sur la figure, \(M\) est un point de \([AB]\) et \(N\) un point de \([AC]\). Les angles \(\widehat{AMN}\) et \(\widehat{ACB}\) sont égaux.

La configuration à angle commun

  1. Quel angle les triangles \(AMN\) et \(ACB\) ont-ils en commun ?
  2. Démontre que les triangles \(AMN\) et \(ACB\) sont semblables.
  3. Recopie et complète, en respectant l’appariement des sommets : \(\frac{AM}{\dots} = \frac{AN}{\dots} = \frac{MN}{\dots}\)
  4. Calcule \(AN\), puis \(MN\).

La copie de Léa

La copie de Léa

Voici ce que Léa a écrit à la question 4 de l’exercice précédent :

Les triangles \(AMN\) et \(ACB\) sont semblables.

Donc \(\frac{AM}{AB} = \frac{AN}{AC}\), c’est-à-dire \(\frac{3}{9} = \frac{AN}{6}\).

Donc \(AN = \frac{3 \times 6}{9} = 2\) cm.

  1. Le raisonnement de Léa est-il correct ? Si ce n’est pas le cas, où exactement est l’erreur ?
  2. S’il y a une erreur, explique ce qui a pu la conduire à écrire cela.

Le miroir posé au sol

Le miroir posé au sol

Pour mesurer un pin laricio sans l’abattre, on pose un petit miroir à plat sur le sol, puis on recule jusqu’à voir le sommet de l’arbre dans le miroir. La lumière se réfléchit alors en faisant deux angles égaux avec le sol.

Le miroir, l’observatrice et l’arbre

Fatima a les yeux à \(1{,}60\) m du sol. Elle se place à \(1{,}80\) m du miroir, et le miroir est à \(27\) m du pied de l’arbre.

  1. Démontre que les deux triangles rectangles de la figure sont semblables.
  2. Calcule la hauteur de l’arbre.
  3. Fatima recule d’un mètre, sans que l’arbre ni son regard ne changent de hauteur. Dans quel sens doit-elle déplacer le miroir, et de combien ?