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Édition du: 17/02/2022

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Brèves de Maths

 

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Démonstrations du Théorème de Pythagore

 

Revue des nombreuses démonstrations de ce célèbre théorème dit de Pythagore.

 

 

Sommaire de cette page

>>> Moyenne proportionnelle de Colburn

>>> Cercle et proportions

>>> Avec un rectangle inscrit

>>> Triangles rectangles proportionnels

>>> Aires proportionnelles

>>> Démonstration de Michael Hardy

 

Débutants

Géométrie

 

Glossaire

Géométrie

Voir Types de démonstrations du théorème de Pythagore

 

 

 

Moyenne proportionnelle de Colburn (1910)

haut

 

Propriétés du triangle rectangle: moyenne proportionnelle entre les côtés et la découpe de la hauteur sur l'hypoténuse.
AC² = AB . AH     ou b² = cx
CB² = AB . HB     ou a² = cy

 

Construction du carré ABFD sur l'hypoténuse.
Hauteur CH prolongée en E

 

Démonstration

Aire du carré = aire AHED + aire HBFE
c² = cy + cx =  c (a² / c + b² / c) = a² + b²

 

 

 

 

Cercle et proportions

haut

 

Construction

Cercle avec le diamètre quelconque DD'. B est son centre.

Un point C sur DD'. La perpendiculaire en C à DD' qui coupe le cercle en A. Le triangle ABC est rectangle en C.

Côtés prolongés pour obtenir D et E, intersections avec le cercle.

 

Démonstration

Théorème des cordes sécantes: CA.CE = CD . CD'

DD' est la médiatrice de AE: CA = CE  = b

Exprimons CD = c – a et CD' = c + a

Notre proportions sur les cordes devient:
b² = (c – a) (c + a)  = c² – a²

 

 

Avec un rectangle inscrit

haut

 

Théorème de Ptolémée

Pour un quadrilatère inscrit, le produit des diagonales est égal à la somme des produits des côté s opposés.
AB.CD = AD.CB + AC.BD

Le théorème se démontre, bien entendu sans laide du théorème de Pythagore.

 

Application au rectangle

Les diagonales sont égales, ainsi que les côtés opposés:
c² = a² + b²

 

 

Triangles rectangles proportionnels

haut

 

Un triangle rectangle est découpé en deux triangles rectangles par la hauteur issue du sommet de l'angle droit.

 

Les trois triangles sont montrés, chacun mis à plat avec l'hypoténuse horizontale.

Ayant les mêmes angles (A + B = 90° dans chacun des triangles rectangles), ces trois triangles sont semblables.

 

À partir des proportions entre ces triangles, ont déduit deux propriétés:

*      le théorème de Pythagore; et

*      la relation entre la hauteur et sa découpe sur l'hypoténuse (p² = x.y).

 

Voir interprétation des imaginaires

 

 

 

 

 

Voir Triangle rectangle et sa hauteur / Démonstration à partir des similitudes

 

Aires proportionnelles

haut

 

Une démonstration expéditive pour matheux ! Une preuve voisine d'une démonstration (plus longue) de Leibniz (1646-1716).

 

Construction

Triangle rectangle ABC. Sa hauteur AH.

 

Démonstration

Aires: ABH + AHC = ABC

 

Ces trois triangles sont semblables (cf. ci-dessus), avec pour hypoténuses: AB, AC et BC.

 

Leurs aires suivent une proportion constante par rapport à l'aire des carrés construits sur leur hypoténuse:

AB² + AC² = BC²

 

 

 

Explications

AB/BC = BH/AB et  AC/BC = HC/AC.

Reformulé:

AB·AB = BH·BC et AC·AC = HC·BC

En additionnant:

AB² + AC² = BH·BC + HC·BC

                    = (BH+HC)·BC = BC².

 

 

Méthode voisine

Triangle rectangle ABC.

Carré ABDE sur l'hypoténuse.

 

La perpendiculaire issue de C découpe le carré jaune en deux rectangles d'aires a² et b² pour une somme égale à c².

 

Explications

   

Voir Brève 446

 

Démonstration de Michael Hardy – 1986

haut

 

Un triangle rectangle ABC.

Un cercle de centre B et de rayon BC, l'hypoténuse.

Le triangle AB'C' est rectangle en A car inscrit dans un demi-cercle.

 

Du fait de la complémentarité des angles dans le triangle rectangle, l'angle en B' se retrouve en A et l'angle en C' se retrouve également en A. De sorte que les triangles rectangles B'AC et  CAC' sont semblables.

 

Proportionnalité des longueurs des côtés:

 

Produit en croix               (c + a) (c – a) = b²

Identité remarquable            c² – a² = b²

 

 

 

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*      Démonstration du théorème de Pythagore – Approche

Suite

*       Démonstrations – Dissections

Voir

*       Triangles rectangles

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