Démonstration des deux premiers théorèmes des milieux

On sait que :

M est le milieu de [AB]

N est le milieu de [AC]

On construit le point K tel que N soit le milieu de [MK]

On veut prouver que (MN) et (BC) sont parallèles, et que BC = 2MN.

1e ) Que peut on dire de AKCM ? Le démontrer.
N est le milieu de [AC] et N est le milieu de [MK], or si un quadrilatère a des diagonales qui se coupent en leur milieu, alors ce quadrilatère est un parallélogramme, donc AKCM est un parallélogramme.

2e ) Que peut on en déduire pour

a ) (AM) et (CK ) ?
AKCM est un parallélogramme, donc (AM)//(CK).

b) AM et CK ?

AKCM est un parallélogramme, or si un quadrilatère est un parallélogramme, alors ses côtés opposés sont égaux, donc AM=CK.

3e ) Que peut on en déduire pour BM et CK ?
M est le milieu de [AB], donc BM = AM.
AM = CK, donc BM = CK.
4e ) Que peut on en déduire pour BCKM ?
BM=CK et (BM)//(CK), or si un quadrilatère a deux côtés à la fois parallèles et égaux, alors ce quadrilatère est un parallélogramme, donc BKCM est un parallélogramme.

5e ) Que peut on en déduire pour

a ) (MN) et (BC) ?
BKCM est un parallélogramme, donc (MN)//(BC).

b ) MN et BC ?
BKCM est un parallélogramme, or si un quadrilatère est un parallélogramme, alors ses côtés opposés sont égaux, donc MK = BC.

N est le milieu de [MK], donc MN = 1/2MK.

Donc MN = 1/2BC.

Synthèse  :

Si dans un triangle ABC M est le milieu de [AB] et N est le milieu de [AC), alors :

(MN)//(BC) et MN = 1/2 BC.

Théorèmes des milieux

I. Soit ABC un triangle.

Soit I le milieu de [AB].

Soit  J le milieu de [AC].

1e ) a )  Que peut on dire de IJ et BC ? Le démontrer.

I est le milieu de [AB] et J est le milieu de [AC], donc IJ = 1/2 BC, d'après le deuxième théorème des milieux

b  ) Que peut on dire de (IJ) et (BC) ? Le démontrer.

I est le milieu de [AB] et J est le milieu de [AC], donc (IJ)//(BC), d'après le premier théorème des milieux.

2e ) Soit M un point intérieur au triangle AIJ.

Soit K le symétrique de M par rapport à I .

Soit  L le symétrique de M par rapport à J.

Que peut on dire de (IJ) et ( KL) ? de IJ et KL ? Le démontrer.

K est le symétrique de M par rapport à I, donc I est le milieu de [KM].

L le symétrique de M par rapport à J, donc J est le milieu de [ML].

I est le milieu de [KM] et J est le milieu de [ML], donc (IJ)//(KL) d'après le premier théorème des milieux et IJ = 1/2 KL d'après le deuxième théorème des milieux.

4e ) Que peut on dire de (KL) et (BC ) ?

(IJ)//(BC) et (IJ)//KL), donc (KL)//(BC).

De KL et BC ? Le démontrer.

IJ = 1/2 KL et IJ = 1/2 BC, donc KL = BC.

 

5e ) Que peut on dire de KLCB ? Le démontrer.

(KL)//(BC) et KL = BC, or si un quadrilatère a deux côtés à la fois parallèles et égaux, alors ce quadrilatère est un parallélogramme, dnc KLCB est un paralélogramme.

6e ) Où doit on placer le point M pour que KLCB soit un rectangle ?

Si M appartient à la perpendiculaire à (BC) passant par A, alors KLBC est un rectangle.

II. Soit ABCD un rectangle de centre O tel que
AB = 10 cm ; AD = 6 cm.
Soit E le milieu de [AD ].
Soit F le milieu de [ AB ].
1. Que peut on dire de ( EF ) et ( BD ) ? de EF et BD ? Le démontrer.

Dans le triangle ABD, E est le milieu de [AD]et F est le milieu de [ AB ], donc (EF)//(BD) d'après le premier théorème des milieux et EF = BD d'après le deuxième théorème des milieux.

2. Que peut-on dire de ( EO ) et ( AB ) ? Le démontrer. Calculer EO.
ABCD est un rectangle, or les diagonales d'un rectangle se coupent en leur milieu, donc O est le milieu de [BD].
Dans le triangle ABD, O est le milieu de [BD] et E est le milieu de [AD], donc (OE)//(AB) d'après le premier théorème des milieux et OE = 1/2 AB d'après le deuxième théorème des milieux. Donc OE = 5cm.

 

3.    Que peut on dire de EOBF ? Le démontrer.
F est le milieu de [AB], donc FB = 5 cm.
Donc OE = FB.
(OE)/(AB) et OE = AB, or si un quadrilatère a deux côtés à la fois parallèles et égaux, alors ce quadrilatère est un parallélogramme, donc EOBF est un parallélogramme.
4.    Que peut on dire de EOFA ? Le démontrer.
EOFA est un parallélogramme ( démonstration analogue à celle de la question 3. )
ABCD est un rectangle, donc (EA)(AF).
EOFA est un paralélogramme qui a un angle droit, donc EOFa est un rectangle.

III.  C   et C’ deux cercles de centres O et O’ qui se coupent en A et B.

(OA ) coupe C en  M, ( O’A) coupe C’ en M’.

Que peut on dire de ( OO’ ) et (MM’ ) ? Le démontrer.

[AM] est un diamètre du cercle C de centre O, donc O est le milieu de [AM].

[AM'] est un diamètre du cercle C' de centre O', donc O' est le milieu de [AM'].

Dans le triangle AMM', O est le milieu de [AM] et O' est le milieu de [AM'], donc (OO')//(MM') d'après le premier théorème des milieux.

IV. théorème de Warignon.

Soit ABCD un quadrilatère quelconque. Soient E,F,G et H les milieux respectifs de [AB], [BC],[CD] et [DA].Que peut on dire de EFGH ? Le démontrer.

Je trace la diagonale [AC].

Dans le triangle ABC, E est le milieu de [AB] et F es le milieu de [BC], donc (EF) // (AC) d'après le premier théorème des milieux et EF = 1/2 AC d'après le deuxième théorème des milieux.
Dans le tiangle ACD, on démontre de façon analogue que HG =1/2 AC et (HG) // ( AC).

(EF) // (AC) et (HG) // ( AC), donc (EF)//(HG).

EF = 1/2 AC et HG =1/2 AC, donc EF = HG.

(EF)//(HG) et EF = HG, or un si un quadrilatère a deux côtés à la fois parallèles et égaux, alors ce quadrilatère est un parallélogramme donc EFGH est un paraléloramme.