Descartes et les Mathématiques Calcul d'aires de pentagones par découpageFigures réalisées avec un logiciel de géométrie dynamique. | ||
Sommaire1. Transformation d'un quadrilatère en un triangle 2. Transformation d'un polygone convexe en triangle 3. Aire d'un pentagone convexe 4. Aire d'un pentagone régulier Autres aires : octogone, couronne 5. Carrés et octogone construits à l'intérieur d'un carré 6. Couronne | ||
Les méthodes de découpages et recollement de figures pour Avec les élèves, on peut considérer que l'on a démontré | ||
1. Transformer un quadrilatère en triangleFélix Klein - Problèmes célèbres de la géométrie élémentaire Classe de 3e Transformation d'un quadrilatère convexe On sait transformer le triangle ABC en AB’C où B’ est l'intersection Par la propriété du trapèze, le triangle ABC a même aire que le triangle AB’C. En ajoutant l'aire de ACD, le quadrilatère ABCD a même aire que le triangle AB’D. | ||
2. Transformer un polygone en triangleTransformation d'un polygone convexe en un triangle de même aire Il est toujours possible de transformer un polygone Aire d'un hexagone : transformation d'un hexagone en pentagone La parallèle à (AE) passant par F coupe (DE) en E’. | ||
Aire d'un pentagone : transformation d'un pentagone en quadrilatère La parallèle à (AD) passant par E’ coupe (CD) en D’. Voir : calculer l'aire d'un hexagone régulier | ||
Aire d'un quadrilatère : transformation d'un quadrilatère en triangle Comme ci-dessus, la parallèle à (AC) passant par D’ coupe (DE) en E’. | ||
Surface d'un hexagone L'hexagone ABCDEF a même aire que le triangle ABC’. L'hexagone ABCDEF, le pentagone ABCDE’, En utilisant la construction du rectangle de même aire que le triangle ABC’, | ||
3. Aire d'un pentagone (papillons)Transformation du pentagone convexe ABCDE ABCDE est un pentagone (convexe). L'aire du pentagone est égale à l'aire du triangle APQ. Indications : l'aire du pentagone est égale à la Solution : les triangles ABC et APC ont même base AC Remarque : Il a été enlevé du pentagone les triangles ABI et AEJ, | ||
4. Aire d'un pentagone régulier4.a. Transformation de la surface du pentagone en triangleClasse de troisième Dans le cas du pentagone régulier ABCDE, En déplaçant le triangle ABE en EDF, on obtient Par symétrie par rapport au milieu I de [DF] L'aire du pentagone est égale à l'aire du triangle BCG. Pentagone régulier : | ||
4.b. Transformation d'un pentagone en parallélogrammeM est le milieu de la diagonale [BE]. Le triangle BMN est isocèle (triangle d'or d'angles 36° et 72°). Avec ce puzzle de trois pièces, à partir du pentagone ABCDE, | ||
4.c. Transformation d'un pentagone régulier en carréReprenons la figure pour transformer le parallélogramme DEFK en carré. En choisissant un point I sur le demi-cercle de diamètre [FE], | ||
4.d. Quadrature du pentagoneCôté du carré de même aire Pour tracer un carré, nous utiliserons la méthode de la moyenne proportionnelle : Dans le triangle rectangle QEU, le carré de la hauteur FU issue de l'angle droit U Le cercle de centre F passant par U coupe le cercle de diamètre [FE] en I. Les six pièces du pentagone permettent de reconstituer un carré de même aire. Remarques : FH est aussi la distance de F à la droite (MN). | ||
5. Parallélogrammes et octogone dans un parallélogrammeSoit ABCD un parallélogramme et I, J, K et L les milieux des côtés. On trace les segments joignant les sommets aux milieux des autres côtés. Cette propriété étant affine, on peut déplacer les sommets B et D Deux carrés d'aire cinq fois plus petite…PQRS est un carré d'aire 5 fois plus petite que l'aire du carré ABCD. Figure interactive dans GeoGebraTube : | ||
Octogone d'aire six fois plus petite…EFGHMNOT est un octogone d'aire 6 fois plus petite que l'aire du carré ABCD. Remarque : les huit côtés de l'octogone sont de même longueur, Figure interactive dans GeoGebraTube : octogone dans un carré Voir octogone régulier | ||
Indications Comparaison, dans un quadrillage,
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6. Aire d'une couronneCalcul de la surface d'une couronne Niveau 4e − 3e L'aire s d'une couronne est la différence entre Problème : calcul sans connaître les rayons Dans la figure, on ne connaît pas les rayons On demande cependant de trouver l'aire s de la Indications : la tangente (AB) au cercle (c1) | ||
Cas particulier : Corde égale au diamètre du petit cercleSi AB est égal au diamètre du cercle (c1), r = a, L'aire du cercle (c2) est double de celle de (c1), | ||
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