Translations — cours
2ème année · section Sciences · mathématiques, programme officiel tunisien.
Le cours
Point de départ · 1
On applique le même glissement de vecteur aux points et pour obtenir et . Que peut-on dire des vecteurs et ?
Remarque
Tous les points du plan subissent le même déplacement : le vecteur qui relie chaque point à son image est toujours égal au vecteur constant .
Définition · 2
Définition vectorielle de la translation
Soit un vecteur du plan.
est l'image de par la translation , et est l'antécédent de .
Exemple travaillé · 3
Soient , , trois points non alignés et . Démontre que le quadrilatère est un parallélogramme.
On traduit la définition de l'image par translation en égalité vectorielle.
L'égalité signifie que les segments opposés et sont parallèles, de même longueur et de même sens.
Piège classique · 4
Si , quel quadrilatère est un parallélogramme ?
Attention
Écrire machinalement que est un parallélogramme.
À la place : L'égalité impose que et soient opposés et de même sens. Le quadrilatère formé est (ou ), et non qui serait croisé.
Piège classique · 5
Soit un vecteur et un point . On cherche le point , antécédent de par la translation . Quelle égalité vectorielle permet de construire à partir de ?
Attention
Écrire en ajoutant le vecteur à partir du point connu .
À la place : est l'antécédent de signifie , soit . En inversant pour partir de , on obtient .
Vérification · 6
Soit un parallélogramme. Complète les égalités :
Remarque
Dans le parallélogramme , on a , donc . De plus, , donc l'antécédent de par est car .
Définition · 7
Propriété caractéristique de la translation
Une application du plan dans lui-même est une translation si et seulement si elle conserve les vecteurs formés par n'importe quel couple de points et leurs images.
Remarque
Si cette égalité vectorielle est vérifiée pour tous points et , alors le vecteur de déplacement est identique pour tout point du plan.
Point de départ · 8
Soit l'application qui à tout point associe le point tel que . Quelle est l'expression simplifiée de ce vecteur déplacement ?
Remarque
On factorise par 2 : . Le point mobile a totalement disparu : le vecteur déplacement est constant, donc est la translation de vecteur .
Exemple travaillé · 9
Soient , et trois points distincts. Soit l'application qui à tout point associe tel que . Démontre que est une translation et précise son vecteur.
On utilise la relation de Chasles en choisissant le point fixe comme pivot pour décomposer et .
On développe et on regroupe les termes contenant le point mobile .
Le vecteur ne dépend pas du point : il est constant. Donc est la translation de vecteur .
Piège classique · 10
Face à l'expression , pourquoi est-il impossible de réduire cette somme en introduisant un barycentre ?
Attention
Chercher un barycentre en posant .
À la place : Le barycentre d'un système pondéré n'existe que si la somme des coefficients est non nulle. Ici, : le système n'admet aucun barycentre, mais la somme vectorielle est constante et définit une translation.
Exemple travaillé · 11
Soient et deux points distincts et . À tout point , on associe tel que . Détermine les valeurs du réel pour lesquelles cette application est une translation.
Pour que l'application soit une translation, le vecteur doit être constant, c'est-à-dire indépendant de la position de .
Le seul terme dépendant de est . Pour qu'il s'annule quel que soit le point , son coefficient doit être nul.
Pour , on a . L'application est alors la translation de vecteur .
Vérification · 12
Soit l'application qui à associe tel que . Quel est le vecteur constant de cette translation ?
Remarque
En introduisant avec la relation de Chasles : .
Définition · 13
Image d'une droite et conservation des directions
L'image d'une droite par une translation est toujours une droite qui lui est parallèle.
La translation conserve le parallélisme et l'orthogonalité :
Exemple travaillé · 14
Soit un parallélogramme. Détermine l'image de la droite par la translation .
On cherche l'image d'un point connu appartenant à la droite .
L'image de la droite est la droite parallèle à passant par le point image .
Dans le parallélogramme , la parallèle à passant par est la droite .
Piège classique · 15
Soit un triangle et la droite parallèle à passant par . Quelle est l'image de la droite par la translation ?
Attention
Penser que la translation déplace nécessairement la droite en une nouvelle droite parallèle distincte.
À la place : Le vecteur de translation est parallèle à la droite . Tout point de est translaté en un point qui reste sur . La droite est globalement invariante : .
Exemple travaillé · 16
Soit un rectangle et un point du plan n'appartenant pas à . On note la perpendiculaire à passant par . Détermine l'image de la droite par la translation .
est un rectangle, donc les côtés opposés sont perpendiculaires aux côtés adjacents : .
Par hypothèse, . Deux droites perpendiculaires à une même troisième sont parallèles entre elles.
Le vecteur de translation est donc un vecteur directeur de la droite .
Vérification · 17
Soit un parallélogramme de centre . Quelle est l'image de la droite par la translation ?
Remarque
Le vecteur est porté par la droite (car ). La translation s'effectue le long de la droite : est globalement invariante, son image est donc elle-même.
Définition · 18
Conservation de l'alignement, du milieu et du barycentre
La translation conserve les relations barycentriques et les positions relatives des points sur une droite.
Exemple travaillé · 19
Soit un triangle, le milieu de et la translation de vecteur . On pose , et . Démontre que est le milieu du segment .
On détermine l'image de chaque point par la translation .
Par hypothèse, est le milieu du segment .
La translation conserve le milieu d'un segment : l'image du milieu est le milieu des images.
Piège classique · 20
Trois points , , sont alignés. On note , , leurs images respectives par une translation . Quelle est la méthode la plus directe pour justifier que , , sont alignés ?
Attention
Calculer les vecteurs et avec la relation de Chasles pour démontrer à nouveau leur colinéarité.
À la place : Puisque sont alignés, la conservation de l'alignement par translation permet de conclure immédiatement que sont alignés, sans refaire de calcul vectoriel.
Définition · 21
Conservation des distances et isométrie
La translation est une isométrie : elle conserve les distances, les mesures des angles géométriques et les aires.
Remarque
L'image d'un polygone par une translation est un polygone superposable (isométrique) de même nature et de mêmes dimensions.
Exemple travaillé · 22
Soit un triangle isocèle en . Soient , , les images respectives de , , par une translation . Démontre que le triangle est isocèle en .
La translation conserve les distances entre tous les points du plan.
Le triangle est isocèle en , donc .
Par égalité des longueurs translatées :
Le triangle possède deux côtés de même longueur, il est donc isocèle en .
Vérification · 23
Soit le barycentre des points pondérés et . On applique une translation qui transforme en , en et en . Complète les propriétés de l'image :
Remarque
La translation conserve les coefficients barycentriques : est le barycentre de et . Tout barycentre de deux points appartient à la droite qui les relie, donc , et sont alignés.
Définition · 24
Image d'un cercle et conservation du contact
L'image d'un cercle par une translation est un cercle de même rayon, dont le centre est l'image du centre initial.
La translation conserve le contact et les tangentes :
Exemple travaillé · 25
Soit un cercle de centre et de rayon . Soient et deux points fixes. Pour tout point variable sur , on construit le point tel que . Détermine l'ensemble décrit par le point lorsque décrit .
L'égalité vectorielle caractérise une translation.
Le point décrit le cercle . Par conséquent, son image décrit l'image du cercle par la translation .
Le lieu géométrique des points est le cercle de centre et de même rayon .
Piège classique · 26
Soit l'orthocentre d'un triangle , défini comme l'intersection de deux hauteurs et . Pour déterminer l'image de par une translation , quelle est la démarche rigoureuse ?
Attention
Chercher à calculer directement une relation vectorielle pour le point isolé sans utiliser les droites qui le définissent.
À la place : Puisque , son image est l'intersection des droites translatées : . Il suffit de déterminer les images des deux hauteurs sécantes.
Exemple travaillé · 27
Soient et deux points distincts du plan. Pour tout point , on pose et . Démontre que l'application est une translation dont on précisera le vecteur.
On traduit les symétries centrales en égalités vectorielles à partir des milieux.
On utilise la relation de Chasles pour exprimer le déplacement global .
Le vecteur est constant et indépendant du point . L'application est donc la translation de vecteur .
Vérification · 28
Soit un cercle de centre et de rayon . Si est la translation de vecteur , quelles sont les caractéristiques du cercle image ?
Remarque
La translation conserve les dimensions : le rayon reste égal à . Le nouveau centre est le point image , tel que .
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Ce chapitre compte 57 exercices dans Lumio, servis un par un selon ce que tu réussis et ce que tu rates, avec la correction détaillée à chaque étape.
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