Annales de mathématiques pures et appliquées/Tome 06/Géométrie élémentaire, article 5
# Annales de mathématiques pures et appliquées/Tome 06/Géométrie élémentaire, article 5

### Solution des deux problèmes de géométrie proposés à la page 356 du V.ᵉ volume des Annales ;

Problème I. Déterminer les trois côtés d’un triangle, en fonction des perpendiculaires abaissées sur leurs directions du centre du cercle circonscrit ?

Solution. Soient X, Y, Z les trois angles du triangle ; x, y, z les côtés respectivement opposés ; et enfin, a, b, c les perpendiculaires abaissées sur leurs directions du centre du cercle circonscrit.

La droite qui joint le centre à l’une quelconque des extrémités du côté z est l’hypothénuse d’un triangle-rectangle dont les deux côtés de l’angle droit sont 1/2 z et c, et dans lequel l’angle opposé à 1/2 z est Z; d’où il suit qu’on doit avoir

2cTang.Z=z;

ou, en quarrant et transformant la tangente en fonction du cosinus

4c²=(4c²+z²)Cos.²Z.

Les pieds des perpendiculaires a, b étant les milieux respectifs des côtés x, y, il s’ensuit que la droite qui les joint est parallèle à z et égale à 1/2 z; et, comme d’ailleurs l’angle de ces deux droites a, b est supplément de Z, il s’ensuit qu’on doit avoir

z²=4(a²+b²+2abCos.Z)

ou

z²−4(a²+b²)=8abCos.Z.

Si, entre les équations (1) et (2), on élimine z², il viendra

2abCos.³Z+(a²+b²+c²)Cos.²Z−c²=0;

ou encore

c²Sec.³Z−(a²+b²+c²)Sec.Z−2ab=0;

équation du troisième degré, sans second terme, qui est dans le cas irréductible ; et on aura deux autres équations analogues pour déterminer X et Y. X, Y, Z étant ainsi connus, on mènera par un même point trois droites égales à a, b, c formant autour de ce point des angles supplémens de ceux-là ; menant ensuite à ces trois droites par leurs extrémités des perpendiculaires, terminées à leur rencontre commune, le triangle demandé se trouvera construit.

Si l’on voulait avoir immédiatement l’équation qui donne le côté z, il ne s’agirait que d’éliminer Cos.Z, entre les équations (1) et(2), ce qui donnerait

z⁶−4(2a²+2b²−c²)z⁴+16(a²+b²)(a²+b²−2c²)z²+64c²(a²−b²)²=0;

et l’on aurait des équations analogues pour x et y. Le dernier terme de cette équation étant positif, il s’ensuit que, si le problème est possible, il n’admettra que deux solutions au plus.

PROBLÈME II. Déterminer les trois côtés d’un triangle, en fonction des droites qui joignent le centre du cercle inscrit à ses sommets ?

Solution. Soient encore ici x, y, z les trois côtés du triangle ; X, Y, Z les angles respectivement opposés ; et soient a, b, c les droites qui joignent le centre à leurs sommets.

La droite c est l’hypothénuse commune de deux triangles-rectangles, dont un des côtés de l’angle droit est le rayon du cercle inscrit, et dans lesquels l’angle opposé est 1/2 Z; d’où il suit qu’on doit avoir

r=cSin.1/2 Z.

Les droites a, b forment avec le côté z un triangle, dans lequel l’angle opposé à z est q+1/2 Z, q désignant l’angle droit ; l’aire de ce triangle est donc

1/2 abSin.(q+1/2 Z)=1/2 abCos.1/2 Z;

mais, comme sa hauteur est r, son aire aura aussi pour expression 1/2 rz donc

rz=abCos.1/2 Z;

ou, en éliminant r, au moyen de l’équation (1)

czSin.1/2 Z=abCos.1/2 Z.

D’un autre côté, le même triangle donne

z²=a²+b²+2abSin.1/2 Z.

En éliminant z, entre les équations (2) et (3) et transformant le cosinus en sinus, il vient

2abc²Sin.³ 1/2 Z+[c²(a²+b²)+a²b²]Sin.² 1/2 Z−a²b²=0,

ou encore

a²b²Cosec.³ 1/2 Z−[c²(a²+b²)+a²b²]Cosec.1/2 Z−2abc²=0;

équation du troisième degré, sans second terme qui est dans le cas irréductible ; et on aura deux autres équations analogues pour déterminer X et Y. X, Y, Z étant ainsi connus ; on mènera, par un même point trois droites, égales à a, b, c, formant autour de ce point des angles q+1/2 X, q+1/2 Y, q+1/2 Z. En joignant leurs extrémités par trois autres droites, le triangle demandé se trouvera construit.

Si l’on voulait avoir immédiatement l’équation, qui donne le côté z, il ne s’agirait que d’éliminer Sin.1/2 Z du quarré de l’équation (2), au moyen de l’équation (3), après y avoir transformé le cosinus en sinus, ce qui donnerait

c²z⁶+[a²b²−2c²(a²+b²)]z⁴−(a²+b²)[2a²b²−c²(a²+b²)]z²a²

+b²(a²−b²)²=0;

et l’on aurait des équations analogues pour x et y. On voit encore, ici que le dernier terme de l’équation étant positif, le problème, lorsqu’il sera possible, n’admettra que deux solutions au plus.

