Droite des milieux – 4ème – Exercices corrigés – Géométrie Exercice 1 On suppose que ABC est rectangle en A. 1) Que peut-on dire des droites (IJ) et (AB)? Des droites (IJ) et (AC)? 2) Préciser la nature du quadrilatère AJIK. Exercice 2 Tracer un triangle ABC sachant que AB = 4 cm, AC = 5 cm et BC = 6 cm. 1) Prouver que la droite (BJ) coupe le segment [KI] en son milieu. 2) Calculer les périmètres du triangle IJK et des quadrilatères AKIJ, BKJI et CIKJ. Tracer un triangle ABC, puis construire les points D, E, F, G, H et I, symétriques respectifs de A par rapport à C, de A par rapport à B, de C par rapport à B, de C par rapport à A, de B par rapport à A et de B par rapport à C. Comparer les périmètres du triangle ABC et de l'hexagone DEFGHI. Exercice 4 I et J sont les milieux de [BC] et de [CD]. La parallèle à (AB) passant par I et la parallèle à (AD) passant par J se coupent en P. Montrer que P est le milieu de [AC]. Exercice 5 1) Prouvons que les droites (IJ) et (BC) sont parallèles. 2) Prouvons que K est le milieu du segment [AE].
IJ étant constant, [CE] et [DF] ont la même mesure. De plus, (CE)//(DF) donc CDFE est un parallélogramme. exercice 7 Dans le triangle CAD, la parallèle à (AD) passant par J coupe [CA] dans son milieu, d'après le théorème des milieux. Dans le triangle CAB, la parallèle à (AB) passant par I coupe [CA] dans son milieu, d'après le théorème des milieux. Le milieu de [CA] étant unique, la parallèle à (AB) passant par I, et la parallèle à (AD) passant par J, se coupent dans le milieu du segment [CA]. L'intersection de ces deux droites étant le point P, P est le milieu de [CA]. exercice 8 Puisque ABCD est un parallélogramme, et que E appartient à [AB], on a (AE) qui est parallèle à (DC). Or F appartient à [DC] donc (AE) est parallèle à (DF). Dans le triangle D'DF, puisque (AE)//(DF) et que A est le milieu de [D'D], on a alors, d'après le théorème des milieux, DF = 2×AE. Or AE = AB, donc DF = 2 × AB. Étant donné que DC = AB, et que DF = 2 × AB, DF = 2 × CD, et donc CF = CD - DF = CD - 2 × CD CF = CD
Donc H est bien le milieu de [KI] 2. Le périmètre de IJK vaut: IJ + IK + JK. IJ vaut la moitié de AB, soit 2 cm IK vaut la moitié de AC, soit 2, 5 cm KJ vaut la moitié de BC, soit 3 cm Périmètre de IJK = 2 + 2, 5 + 3 = 7, 5 cm Périmètre de AKIJ = AK + KI + IJ + JA AK = JI = 2 cm KI = JA =2, 5 cm Périmètre de AKIJ = AK + KI + IJ + JA = 2 + 2 + 2, 5 + 2, 5 = 9cm Périmètre de BKIJ = BK + KJ + JI + IB BK = AK = IJ = 2 cm BI = KJ = 3 cm Périmètre de BKIJ = BK + KJ + JI + IB = 2 + 2 + 3 + 3 = 10 cm Périmètre de CIKJ = CI + IK + KJ + JC CI = BI = KJ = 3 cm JC = JA = IK = 2, 5 cm Périmètre de CIKJ = CI + IK + KJ + JC = 3 + 3 + 2, 5 + 2, 5 = 11 cm exercice 3 1. D'après le théorème des milieux, (AB) et (IJ) sont parallèles, et IJ vaut la moitié de [AB]. [ML] coupe [KI] et [KJ] respectivement dans leurs milieux, donc d'après le théorème des milieux, (ML) est parallèle à (IJ) et la longueur ML vaut la moitié de la longueur IJ. Puisque (ML) est parallèle à (IJ), et que (IJ) est parallèle à (AB), alors (ML) est parallèle à (AB).
On sait que les droites (AB) et (IJ) sont parallèles. Or, si deux droites sont parallèles, alors toute perpendiculaire à l'une est perpendiculaire à l'autre. J'en conclus que les droites (AC) et (IJ) sont perpendiculaires. 2. (IJ) et (AB) sont parallèles, [AK] appartient à [AB]. AK vaut la moitié de AB, ainsi que IJ. On a donc un quadrilatère qui a un angle droit, et deux côtés opposés qui sont parallèles de même mesure. Ce quadrilatère est un rectangle. AKIJ est donc un rectangle. exercice 2 1. D'après le théorème des milieux, si un segment coupe l'un des trois côtés d'un triangle en son milieu, et parallèlement à un autre côté de ce triangle, ce segment coupera le troisième côté du triangle en son milieu, et la longueur du segment sera égale à la moitié du côté auquel il est parallèle. Soit H le point d'intersection entre la droite (BJ) et la droite (KI). On sait que les segments [AJ] et [KI] ont la même longueur, et sont parallèles d'après le théorème des milieux. Puisque (KH) est parallèle à (AJ), et que [KH] coupe [AB] dans son milieu, alors KH vaut la moitié de AJ.
Pour $[BE]$ $\begin{align*} \begin{cases} x_C=\dfrac{x_B+x_E}{2}\\\\y_C=\dfrac{y_B+y_E}{2}\end{cases} &\ssi \begin{cases} 4=\dfrac{6+x_E}{2}\\\\-1=\dfrac{6+y_E}{2}\end{cases}\\\\ &\ssi \begin{cases} 8 = 6+x_E\\\\-2=6+y_E\end{cases} \\\\ &\ssi \begin{cases} x_E=2\\\\y_E=-8\end{cases} Donc $E(2, -8)$. Exercice 7 On considère les points $A(-1;2, 5)$, $B(-4;-1, 5)$ et $C(2;-2)$. Déterminez les coordonnées du milieu $D$ de $[AB]$. La droite parallèle à $(BC)$ passant par $D$ coupe $[AC]$ en $E$. Déterminez les coordonnées de $E$. Correction Exercice 7 $D$ est le milieu de $[AB]$. Par conséquent: $$\begin{cases} x_D=\dfrac{-1+(-4)}{2} = -\dfrac{5}{2}\\\\y_D=\dfrac{2, 5+(-1, 5)}{2} = \dfrac{1}{2}\end{cases}$$ Donc $D\left(-\dfrac{5}{2};\dfrac{1}{2}\right)$. Dans le triangle $ABC$, $D$ est le milieu de $[AB]$, $E$ appartient à $[AC]$ et $(DE)$ est parallèle à $(BC)$. Par conséquent, d'après le théorème des milieux, $E$ est le milieu de $[AC]$. Ainsi: $$\begin{cases} x_E=\dfrac{-1+2}{2}=\dfrac{1}{2}\\\\y_E=\dfrac{2, 5+(-2)}{2} = \dfrac{1}{4}\end{cases}$$ Donc $E\left(\dfrac{1}{2};\dfrac{1}{4}\right)$.
$ Démontre que le quadrilatère $FHIJ$ est un rectangle. Exercice 23 $(\mathcal{C})$ et $(\mathcal{C'})$ sont deux cercles de centre $O$ dont les rayons sont respectivement $2. 5\;cm$ et $5\;cm. $ Une demi-droite $[Ox)$ coupe $(\mathcal{C})$ au point $A$ et $(\mathcal{C'})$ au point $B. $ Une autre demi-droite $[Oy)$ non opposée à $[Ox)$ coupe $(\mathcal{C})$ au point $E$ et $(\mathcal{C'})$ au point $F. $ 1) Démontre que $BF=2AE. $ 2) Quelle est la nature du quadrilatère $ABFE$? Justifie ta réponse.