Devoir Libre 3 – 2ème Année Collège

Devoir Libre N°3 – Semestre 1

Niveau 2AC : Triangles, Parallèles & Droites Remarquables

Mathématiques

Niveau : 2ème Année Collège (2AC)

Nom et Prénom : ……………………………………………………………………………… Classe : ………… Note : …….. / 20
Exercice 1 : Triangles et Droites Parallèles (5 points)

Application des propriétés de proportionnalité dans le triangle (Thalès dans le triangle).

Contexte et Figure

Soit \(ABC\) un triangle tel que \(AB = 8 \text{ cm}\), \(AC = 6 \text{ cm}\) et \(BC = 10 \text{ cm}\).

  1. Construire la figure.
  2. Placer le point \(E\) sur le segment \([AB]\) tel que \(AE = 2 \text{ cm}\).
  3. Tracer la droite passant par \(E\) et parallèle à la droite \((BC)\). Elle coupe le segment \([AC]\) en un point \(F\).
Calculs de longueurs
  1. Énoncer la propriété utilisée pour calculer les longueurs (Théorème de Thalès / Proportionnalité dans le triangle).
  2. Calculer la longueur \(AF\).
    (Indication : Écrire les rapports égaux \(\frac{AE}{AB} = \frac{AF}{AC} = \dots\))
  3. Calculer la longueur \(EF\).
  4. Le triangle \(AEF\) est-il une réduction du triangle \(ABC\) ? Si oui, quel est le coefficient de réduction ?
Exercice 2 : Médiatrices et Cercle Circonscrit (5 points)

Propriétés des médiatrices et cas particulier du triangle rectangle.

Partie A : Triangle Rectangle

Soit \(EFG\) un triangle rectangle en \(E\) tel que \(FG = 8 \text{ cm}\) et \(\widehat{EFG} = 60^\circ\).

  1. Construire ce triangle.
  2. Construire les médiatrices des segments \([EF]\) et \([EG]\). Elles se coupent en un point \(O\).
  3. Où se situe précisément le point \(O\) ? Justifier à l’aide de la propriété du triangle rectangle.
  4. Tracer le cercle circonscrit au triangle \(EFG\). Quel est son rayon ?
Partie B : Démonstration

Soit \(M\) un point appartenant à la médiatrice du segment \([AB]\).

  1. Rappeler la propriété caractéristique des points de la médiatrice.
  2. Si \(MA = 5 \text{ cm}\), combien mesure \(MB\) ? Justifier.
Exercice 3 : Médianes et Centre de Gravité (5 points)

Construction des médianes et position du centre de gravité.

Construction

Soit \(LMN\) un triangle quelconque avec \(LM = 9 \text{ cm}\).
Soit \(I\) le milieu du côté \([MN]\).

  1. Tracer la médiane \((LI)\).
  2. Placer le point \(G\) sur le segment \([LI]\) tel que \(LG = \frac{2}{3} LI\).
    Comment s’appelle ce point \(G\) pour le triangle \(LMN\) ?
  3. Tracer la droite \((MG)\). Elle coupe le côté \([LN]\) en un point \(K\).
  4. Que représente la droite \((MG)\) pour le triangle ? En déduire que \(K\) est le milieu de \([LN]\).
Calculs

On donne la longueur de la médiane \(LI = 12 \text{ cm}\).

  1. Calculer la longueur \(LG\).
  2. Calculer la longueur \(GI\).
  3. Vérifier que \(LG = 2 \times GI\).
Exercice 4 : Hauteurs et Problème de Synthèse (5 points)

Les hauteurs, l’orthocentre et une démonstration liant parallélisme et perpendicularité.

Contexte

Soit \(ABC\) un triangle isocèle en \(A\).
Soit \((d1)\) la hauteur issue de \(B\) (perpendiculaire à \((AC)\)).
Soit \((d2)\) la hauteur issue de \(C\) (perpendiculaire à \((AB)\)).
Les droites \((d1)\) et \((d2)\) se coupent en un point \(H\).

  1. Faire une figure soignée.
  2. Que représente le point \(H\) pour le triangle \(ABC\) ?
  3. Tracer la droite \((AH)\) et prolonger-la pour qu’elle coupe \([BC]\) en un point \(K\).
  4. Montrer que la droite \((AH)\) est perpendiculaire à \((BC)\).
Approfondissement

On trace une droite \((\Delta)\) passant par \(A\) et parallèle à \((BC)\).

  1. Montrer que la droite \((AH)\) est perpendiculaire à la droite \((\Delta)\).
    (Indication : Utiliser la propriété « Si deux droites sont parallèles, toute perpendiculaire à l’une est… »)
  2. Déduire la position de la droite \((AH)\) par rapport à l’angle \(\widehat{BAC}\) (Rappel : dans un triangle isocèle, la hauteur issue du sommet principal est aussi une bissectrice).