Utiliser la géométrie plane pour démontrer
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mat3_2306_07_06C
exercice 2
Sur la figure ci-dessous :
BCDE est un rectangle, BAE est un triangle rectangle en A ;
la perpendiculaire à la droite (CD) passant par A coupe cette droite en H ;
les droites (AE) et (CD) se coupent en F.

On donne :
AB = BC = 4,2 cm ;
EB = EF = 7 cm.
▶ 1. Montrer que l’aire du rectangle BCDE est égale à 29,4 cm2.
▶ 2. a) Montrer que la longueur AE est égale à 5,6 cm.
b) Calculer l’aire du triangle rectangle ABE.
▶ 3. a) Montrer que les droites (ED) et (HA) sont parallèles.
b) Calculer la longueur AH.
Les clés du sujet
L’intérêt du sujet
L’objectif principal de cet exercice est de vérifier si les grands théorèmes de géométrie plane et certaines formules d’aire sont maîtrisés.
Nos coups de pouce, question par question
▶ 2. a) Utiliser le théorème de Pythagore | [AE] est l’un des côtés du triangle rectangle BAE, triangle dont on connaît déjà la valeur de deux côtés. |
b) Calculer l’aire d’un triangle rectangle | Utilise la formule . |
▶ 3. a) Prouver que des droites sont parallèles | Étudie la position des droites (AH) et (ED) par rapport à la droite (CF). |
b) Utiliser le théorème de Thalès | En tenant compte de la question 3. a), fais apparaître une configuration de Thalès, puis détermine les longueurs de certains côtés de ces triangles grâce aux informations de l’énoncé. |
▶ 1. 29,7 cm2.
▶ 2. a) ABE est un triangle rectangle en A tel que AB = 4,2 cm et BE = 7 cm.
rappel
Si un triangle est rectangle, alors le carré de l’hypoténuse est égal à la somme des carrés des deux autres côtés du triangle.
Vu que deux longueurs des côtés de ce triangle rectangle sont connues, on peut donc utiliser le théorème de Pythagore pour calculer la longueur du troisième côté :
BE2 = AB2 + AE2
72 = 4,22 + AE2
49 = 17,64 + AE2
AE2 = 49 – 17,64 = 31,36
On en déduit que 5,6 cm.
b) 11,76 cm2.
▶ 3. a) D’après le codage de la figure, les droites (ED) et (AH) sont toutes les deux perpendiculaires à (CF), donc les droites (ED) et (AH) sont parallèles.

b) Dans les triangles AHF et EDF, on a les informations suivantes :
les points A, E et F sont alignés, tout comme les points H, D et F ;
les droites (ED) et (HA) sont parallèles.
On peut donc utiliser le théorème de Thalès :
, soit .
Il est possible de calculer AH si on connaît la valeur des longueurs FA et ED.
Valeur de ED : BEDC est un rectangle donc ses côtés opposés sont de même longueur. On en déduit que ED = BC = 4,2 cm.
Valeur de AF : E appartient à [AF] donc AF = AE + EF, soit AF = 5,6 cm + 7 cm = 12,6 cm.
Calcul de AH : grâce aux égalités du théorème de Thalès, on a :.
On en déduit que 7,56 cm.