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Inégalité triangulaire et médiatrice d’un segment

Un triangle non aplati est constructible si son plus grand côté est strictement inférieur à la somme des deux autres. La médiatrice d’un segment est la droite perpendiculaire à ce segment en son milieu ; ses points sont à égale distance des deux extrémités. En 1AC, ces propriétés permettent de prévoir une construction et de la justifier.

Mathématiques 1AC au Maroc · Semestre 1 · Mis à jour le

À la fin de ce chapitre, vous saurez

  • Tester si trois longueurs forment un triangle
  • Distinguer triangle, alignement et construction impossible
  • Construire une médiatrice à la règle et au compas
  • Utiliser l’équidistance dans les deux sens
  • Rédiger une justification à partir des données

PrérequisComparer et additionner des longueurs · Milieu d’un segment · Droites perpendiculaires · Utilisation du compas

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Trois longueurs suffisent-elles pour former un triangle ?

Pose trois bandes de 2 cm, 3 cm et 7 cm sur une table. Même en faisant pivoter les deux petites, tu ne peux pas fermer la figure : leurs longueurs réunies atteignent seulement 5 cm. Avant de tracer au compas, un calcul permet donc de savoir si le triangle existe.

Un triangle de côtés 4, 5 et 7 cm est comparé à trois segments de 2, 3 et 7 cm, impossibles à fermer en 1AC.
Un triangle non aplati exige que le plus grand côté soit inférieur à la somme des deux autres.
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Propriété

Inégalité triangulaire

Dans un triangle ABC, chaque longueur est inférieure ou égale à la somme des deux autres : . L’inégalité est stricte si les trois points ne sont pas alignés.

Méthode

Tester le plus grand côté

  1. Écris les trois longueurs dans la même unité.
  2. Repère la plus grande longueur.
  3. Additionne les deux autres.
  4. Compare : somme plus grande, triangle non aplati ; somme égale, points alignés ; somme plus petite, construction impossible.
LongueursComparaisonConclusion
4 cm ; 5 cm ; 7 cm7 < 4 + 5Triangle non aplati
2 cm ; 5 cm ; 7 cm7 = 2 + 5Figure aplatie
2 cm ; 3 cm ; 7 cm7 > 2 + 3Impossible

Attention

Pour un triangle non aplati, l’égalité ne suffit pas. Avec 2 cm, 5 cm et 7 cm, les trois points se retrouvent sur une même droite.

Encadrer la troisième longueur

Deux côtés connus

Deux côtés mesurent 4 cm et 7 cm. Quelles valeurs peut prendre le troisième côté x pour former un triangle non aplati ?

  1. Il faut et , donc .
  2. La condition est . Les valeurs 3 et 11 correspondent à des cas aplatis.

Cette double condition est utile quand on cherche plusieurs réponses. Si x est une longueur entière en centimètres, on peut choisir 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10. Un dessin rapide aide à comprendre, mais la comparaison des longueurs justifie la réponse.

Qu’est-ce que la médiatrice d’un segment ?

Définition

Médiatrice de [AB] : La médiatrice de [AB] est la droite perpendiculaire à (AB) qui passe par le milieu I du segment. Elle réunit donc deux conditions : un milieu et un angle droit.

La médiatrice d’un segment AB passe par son milieu I et porte un point M à égale distance de A et B.
Si M appartient à la médiatrice de [AB], alors MA = MB.
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Une droite passant par I ne suffit pas : elle peut être oblique. Une droite perpendiculaire à (AB) ne suffit pas non plus : elle peut passer ailleurs que par I. Sur une figure, les deux marques de longueurs égales et le carré d’angle droit indiquent les deux conditions.

Construire la médiatrice avec les instruments

Méthode

Avec la règle graduée et l’équerre

  1. Mesure AB et place son milieu I.
  2. Pose un côté de l’angle droit de l’équerre sur (AB).
  3. Trace la perpendiculaire passant par I.
  4. Code AI = IB et l’angle droit.

Méthode

Au compas, sans mesurer le milieu

  1. Choisis une ouverture strictement supérieure à la moitié de AB.
  2. Trace deux arcs de centre A, de part et d’autre du segment.
  3. Avec la même ouverture, trace deux arcs de centre B qui coupent les premiers en P et Q.
  4. Trace la droite (PQ). Elle est la médiatrice de [AB].
Deux cercles de même rayon, de centres A et B, se coupent en P et Q ; la droite PQ est la médiatrice en 1AC.
Les mêmes rayons donnent PA = PB et QA = QB ; la droite (PQ) est la médiatrice de [AB].
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Attention

Garde la même ouverture du compas pour les deux centres. Une ouverture égale à AB/2 ne donne qu’un point de rencontre ; une ouverture plus petite ne donne aucun point commun.

Pourquoi les points de la médiatrice sont-ils équidistants ?

Propriété

Propriété directe

Si M appartient à la médiatrice de [AB], alors . On dit que M est équidistant de A et de B.

Propriété

Propriété réciproque

Si , alors M appartient à la médiatrice de [AB]. M n’est pas forcément le milieu du segment : il peut être situé ailleurs sur cette droite.

Utiliser une information de position

M est sur la médiatrice de [AB] et MA = 3,8 cm. Calculer MB.

  1. La propriété directe donne MA = MB.
  2. Donc MB = 3,8 cm. On n’a pas besoin de connaître AB.

Résoudre un problème de lieu géométrique

Une fontaine entre deux bâtiments

On veut placer une fontaine à égale distance des entrées A et B. Où peut-elle se trouver ?

  1. La condition FA = FB place F sur la médiatrice de [AB].
  2. Sans autre contrainte, plusieurs emplacements sont possibles. Si la fontaine doit aussi être sur une allée donnée, cherche les points communs de l’allée et de la médiatrice.

Pour rédiger, pars toujours de l’information donnée. Si tu connais l’appartenance à la médiatrice, conclus une égalité de distances. Si tu connais l’égalité de distances, conclus l’appartenance. Le sens du raisonnement change, même si la figure est la même.

Questions fréquentes

Comment vérifier l’inégalité triangulaire en 1AC ?

Compare le plus grand côté à la somme des deux autres, avec la même unité. Il faut une inégalité stricte pour un triangle non aplati. Par exemple, 7 < 4 + 5 permet la construction.

Quelle est la définition de la médiatrice d’un segment ?

C’est la droite perpendiculaire au segment qui passe par son milieu. Les deux conditions sont indispensables.

Comment construire une médiatrice au compas ?

Avec une même ouverture supérieure à la moitié du segment, trace des arcs de centres A et B. Relie leurs deux intersections : tu obtiens la médiatrice de [AB].

À quoi sert l’égalité MA = MB ?

Elle permet d’affirmer que M appartient à la médiatrice de [AB]. Elle ne suffit pas pour affirmer que M est le milieu de ce segment.

Quiz : 12 questions sur ce chapitre

12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.

Q1Quel triplet permet un triangle non aplati ?

Bonne réponse : 3 ; 4 ; 5

5 < 3 + 4. Les deux autres triplets donnent une égalité ou une longueur trop grande.

Q2Avec des côtés de 2, 6 et 8 cm, la figure est…

Bonne réponse : aplatie

8 = 2 + 6 : les trois points sont alignés.

Q3La médiatrice d’un segment passe par…

Bonne réponse : son milieu

Elle passe par le milieu et est perpendiculaire au segment.

Q4Une médiatrice forme avec la droite du segment…

Bonne réponse : un angle droit

La perpendicularité impose 90°.

Q5M est sur la médiatrice de [AB]. Alors…

Bonne réponse : MA = MB

Les distances aux extrémités A et B sont égales.

Q6Si MA = MB, alors M est…

Bonne réponse : sur la médiatrice de [AB]

C’est la réciproque de la propriété d’équidistance.

Q7Pour construire au compas, on garde…

Bonne réponse : la même ouverture aux deux centres

La même ouverture garantit les égalités de distances.

Q8Pour AB = 6 cm, quelle ouverture permet deux intersections des arcs ?

Bonne réponse : 4 cm

Il faut une ouverture strictement supérieure à la moitié de 6 cm.

Q9Avec des côtés de 4 cm et 9 cm, le troisième côté x doit vérifier…

Bonne réponse : 5 < x < 13

La différence vaut 5 et la somme 13 ; les bornes sont exclues.

Q10Un point équidistant de A et B est forcément leur milieu…

Bonne réponse : non

Il peut être ailleurs sur la médiatrice, en dehors du segment.

Q11Si le plus grand côté dépasse la somme des deux autres…

Bonne réponse : le triangle n’existe pas

Les deux petites longueurs ne permettent pas de fermer la figure.

Q12Si I est le milieu d’un segment de 7,2 cm, chaque moitié vaut…

Bonne réponse : 3,6 cm

7,2 ÷ 2 = 3,6 cm.

Exercices corrigés

10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.

Exercice 1

Facile

Peut-on former un triangle non aplati avec 3 cm, 4 cm et 6 cm ?

Correction

La plus grande longueur est 6 cm ; les deux autres totalisent 7 cm.

Comme 6 < 7, le triangle existe.

Exercice 2

Facile

Teste les longueurs 3 cm, 5 cm et 8 cm.

Correction

8 = 3 + 5.

La figure est aplatie : aucun triangle non aplati ne possède ces longueurs.

Exercice 3

Facile

Teste 1,5 cm, 2 cm et 4 cm.

Correction

1,5 + 2 = 3,5 cm, inférieur à 4 cm.

La construction est impossible.

Exercice 4

Facile

I est le milieu de [AB], avec AB = 8,6 cm. Calcule AI et IB.

Correction

AI = IB = AB ÷ 2.

Les deux longueurs valent 4,3 cm.

Exercice 5

Moyen

Un triangle peut-il avoir des côtés de 35 mm, 4 cm et 7 cm ?

Correction

35 mm = 3,5 cm ; 3,5 + 4 = 7,5 cm.

7 < 7,5 : le triangle est possible.

Exercice 6

Moyen

P appartient à la médiatrice de [CD] et PC = 6,2 cm. Que vaut PD ?

Correction

Un point de la médiatrice est à égale distance des extrémités.

PD = PC = 6,2 cm.

Exercice 7

Moyen

On sait EA = EB = 5 cm. Où se trouve E ? Est-ce forcément le milieu de [AB] ?

Correction

EA = EB implique que E appartient à la médiatrice de [AB].

E n’est pas forcément sur [AB] ; on ne peut donc pas affirmer qu’il en est le milieu.

Exercice 8

Moyen

Deux côtés valent 5 cm et 8 cm. Donne les conditions sur le troisième côté x.

Correction

Il faut x < 5 + 8 = 13 et 8 < 5 + x, donc x > 3.

La condition est 3 < x < 13, en centimètres.

Exercice 9

Difficile

Dans la construction au compas de la médiatrice de [AB], les arcs de même rayon se coupent en P et Q. Pourquoi tracer (PQ) ?

Correction

Les arcs donnent PA = PB et QA = QB.

P et Q sont deux points distincts de la médiatrice ; la droite (PQ) est donc cette médiatrice.

Exercice 10

Difficile

Une droite (d) est perpendiculaire à (AB) en un point J, avec AJ = 2 cm et JB = 5 cm. Est-ce la médiatrice ?

Correction

Non : AJ et JB sont différents, donc J n’est pas le milieu.

La perpendicularité seule ne suffit pas. Il faut aussi passer par le milieu de [AB].

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