Transcript isométries
www.mathmoufid.com Un résumé de: Les isométries 1. Définitions et propriétés (d’une isométrie) Définition Soit f une application du plan dans lui-même. On dit que f est une isométrie du plan si elle conserve la distance c’est-à-dire pour tous points M et N d’image respectives M et N par f on a : MN MN. Théo rème (Isométrie et produit scalaire) Soit f une application du plan dans lui-même. f est une isométrie, si et seulement si, elle conserve le produit scalaire Autrement dit:: f est une isométrie Pour tous points A, B et C d’images respectives A , B et C par f; on a : A B . A C AB. AC. Conséquences 1. L’isométrie conserve les mesures des angles géométriques. C’est-à-dire: Si f est une isométrie et A, B et C sont trois points d’images respectives A , B et C par f; on a : A B C ABC. 2. L’isométrie conserve l’alignement et aussi elle transforme trois points non alignés en trois points non alignés. 3. L’isométrie transforme un repère orthonormé en un repère orthonormé. C’est -à-dire: Si f est une isométrie et A, B et C sont trois points d’images respectives A , B et C par f; on a : Si A, AB, AC est un repère orthonormé alors A , A B , A C est aussi un repère orthonormé. 4. Si f est une isométrie et A, B, C et M sont trois quatre points d’images respectives A , B , C et M par f; on a : Si A, AB, AC est un repère orthonormé et M tel que AM xAB yAC avec x, y IR 2 alors A M xA B yA C Théo rème (Isométrie réciproque) Soit f une isométrie. On a: Pour tout point M du plan, il existe un seul M du plan tel que f M M C’est-à-dire tout point du plan admet un seul antécédent par f. Page : 1 www. mathmoufid. com www.mathmoufid.com Un résumé de: Les isométries Définition et Conséquence Toute isométrie est une bijection du plan dans lui-même. Soit f une isométrie. L’application, qui à tout point du plan associe son unique antécédent, est appelée la réciproque de f et notée f 1 . Ainsi fM N f 1 N M avec M, N P2. Remarques 1. est une droite. On a : S 1 S 2. u est un vecteur. On a: t u1 t u . 3. O est un point. On a: S A1 S A . 4. I est un point et un réel. On a: R I,1 R I, . 2. Isométries et configurations Théo rème Soit f est une isométrie et A, B, C et D sont quatre points d’images respectives A , B , C et D par f; on a : Si AB CD avec un réel alors A B CD Conséquences 1. Toute isométrie conserve le barycentre en particulier le milieu. 2. L’image, par une isométrie, d’un parallélogramme est un parallélogramme. 3. L’image, par une isométrie, d’un segment est un segment qui lui est isométrique. 4. L’image, par une isométrie, d’une droite est une droite. 5. Toute isométrie conserve le parallélisme et l’orthogonalité. 6. L’image d’un cercle par une isométrie est un cercle qui lui est isométrique. 7. L’image, par une isométrie, de la tangente en un point M à un cercle est la tangente au cercle image au point M image de M. On dit qu’une isométrie conserve le contact. 3. Composition d’isométries Définitions (Composée de deux applications) Soient f et g deux application du plan dans lui-même. L’application composée de f par g, noté g f, qui à tout point gfM . M associe le point M Page : 2 www. mathmoufid. com www.mathmoufid.com Un résumé de: Les isométries f M g fM gfM g f Conséquence Soient f, g et h trois applications du plan dans lui même. On a: g f h g f h g f h. Théo rème La composée de deux isométries est une isométrie. Théo rème Soient f et g deux isométries. g 1 f f g g f g 1 g f 1 Id où Id désigne l’identité du plan. f 1. g h f h avec h est une troisième isométrie. (Composée de 2 symétries orthogonales) Théo rème Soient D 1 et D 2 deux droites. On a : Si D 1 et D 2 sont sécantes en un points I alors S D 1 S D2 R I;2 la rotation de centre I et d’angle u 2; u 1 avec u 1 un vecteur directeur de D 1 et u 2 un vecteur directeur de D 2 . Si D 1 et D 2 sont perpendiculaires et sécantes en un point I alors S D 1 S D 2 S I la symétrie centrale de centre I. Si D 1 et D 2 sont parallèles alors S D 1 S D 2 t 2IJ la translation de vecteur 2IJ avec I un point de D 2 et J son projeté orthogonal sur D 1 . 4. Isométries et points fixes Théo rème Toute isométrie qui fixe trois points non alignés est l’identité du plan. Théo rème Soient A et B deux points distincts du plan P et f une isométrie de P différente de Id. l identité du plan). On a : f fixe A et B Page : 3 f S AB la symétrie orthogonale d’axe AB www. mathmoufid. com www.mathmoufid.com Un résumé de: Les isométries Théo rème Soient On a : est un point de P et f une isométrie de P différente de Id. f ne fixe que f est une rotation de centre Théo rème Soient f est une isométrie qui ne fixe aucun point et O un point de P d’image O’ par f. On a : Il existe une seule isométrie g fixant O et telle que f t g. OO Théo rème Une isométrie qui n’a pas de point fixe est soit une translation de vecteur non nul, soit la composée d’une translation de vecteur non nul u et d’une symétrie orthogonal d’axe Définitions tel que u est directeur de . (Symétrie glissante) La composée d’une translation de vecteur non nul u et d’une symétrie orthogonal d’axe tel que u est directeur de est appelée symétrie glissante. 5. Décomposition d’une isométrie Théo rème Toute isométrie se décompose en au plus trois symétries orthogonales Théo rème (Décomposition d’une rotation) Soit R une rotation de centre un point I et d’angle un réel . On a: R SD S D avec D une droite passant par I et dirigée par un vecteur u et D est la droite passant par I et dirigée par un vecteur v vérifiant u, v . 2 Théo rème Soient u un vecteur et t u la translation de vecteur u. On a : t u S D2 S D 1 avec D 1 une droite quelconque de direction orthogonale à celle de u et D 2 Page : 4 t 1 u D1 . 2 www. mathmoufid. com www.mathmoufid.com Théo rème Un résumé de: Les isométries (Classification des isométries) Décomposition en Ensemble des points symétries orthogonales fixes Identité du plan SD S D Tout le plan symétries orthogonales SD La droite D Nature de l’isométrie d’axe D rotation de centre I et d’angle SD S D (D D SD S D (D D I I 02 Translation de vecteur non nul Symétrie glissante de d’axe D et de vecteur u Page : 5 SD SD D D S D avec et D D www. mathmoufid. com