Triangle rectangle : Pythagore et mise en équation

ABC est un triangle rectangle en A. Le côté $ [AB] $ mesure $ 12 $ cm. L'hypoténuse $ [BC] $ dépasse le côté $ [AC] $ de $ 6 $ cm.

Triangle rectangle ABC, rectangle en A
  1. On note $ x $ la longueur AC en centimètres. Exprimer la longueur BC en fonction de $ x $.
  2. En appliquant le théorème de Pythagore dans le triangle ABC, montrer que $ x $ vérifie l'équation :

    $ 12x + 36 = 144 $
  3. Résoudre cette équation et en déduire les longueurs AC et BC.
  4. Calculer l'aire du triangle ABC.

Corrigé

  1. L'hypoténuse BC dépasse le côté AC de $ 6 $ cm, donc :

    $ BC = x + 6 $
  2. Le triangle ABC est rectangle en A, on applique le théorème de Pythagore :
    $ AB^2 + AC^2 = BC^2 $
    $ 12^2 + x^2 = (x + 6)^2 $

    On développe le membre de droite :
    $ 144 + x^2 = x^2 + 12x + 36 $

    On soustrait $ x^2 $ de chaque côté :

    $ 144 = 12x + 36 $

    On retrouve bien l'équation $ 12x + 36 = 144 $.

  3. On résout l'équation :
    $ 12x + 36 = 144 $
    $ 12x = 144 - 36 $
    $ 12x = 108 $
    $ x = 9 $

    Donc $ AC = 9 $ cm et $ BC = 9 + 6 = $ $ 15 $ cm.

    Vérification : $ AB^2 + AC^2 = 12^2 + 9^2 = 144 + 81 = 225 = 15^2 = BC^2 $.

  4. L'aire d'un triangle rectangle est la moitié du produit des côtés de l'angle droit :

    $ \mathcal{A} = \dfrac{AB \times AC}{2} = \dfrac{12 \times 9}{2} = \dfrac{108}{2} $

    L'aire du triangle ABC vaut $ 54 $ cm$^2$.

Rectangle : périmètre et diagonale

La cour d'un collège a la forme d'un rectangle ABCD. La longueur AB dépasse la largeur BC de $ 5 $ m. Le périmètre de la cour mesure $ 70 $ m.

Rectangle ABCD avec diagonale AC
  1. On note $ x $ la largeur BC (en mètres). Exprimer la longueur AB en fonction de $ x $.
  2. Écrire une équation traduisant que le périmètre de la cour vaut $ 70 $ m.
  3. Résoudre cette équation et en déduire les dimensions de la cour.
  4. Les élèves souhaitent tendre une corde le long de la diagonale $ [AC] $ pour séparer deux terrains de sport. En utilisant le théorème de Pythagore, calculer la longueur de cette corde.

Corrigé

  1. La longueur AB dépasse la largeur BC de $ 5 $ m, donc :

    $ AB = x + 5 $
  2. Le périmètre d'un rectangle vaut $ 2 \times (\text{longueur} + \text{largeur}) $, donc :

    $ 2(x + 5 + x) = 70 $
  3. On développe et on résout :
    $ 2(2x + 5) = 70 $
    $ 4x + 10 = 70 $
    $ 4x = 60 $
    $ x = 15 $

    La largeur vaut $ BC = 15 $ m et la longueur vaut $ AB = 15 + 5 = $ $ 20 $ m.

    Vérification : $ 2 \times (20 + 15) = 2 \times 35 = 70 $ m.

  4. Le triangle ABC est rectangle en B (car ABCD est un rectangle). On applique le théorème de Pythagore dans le triangle ABC :
    $ AC^2 = AB^2 + BC^2 $
    $ AC^2 = 20^2 + 15^2 $
    $ AC^2 = 400 + 225 $
    $ AC^2 = 625 $
    $ AC = \sqrt{625} = 25 $

    La corde mesure $ 25 $ m.

Problèmes : mise en équation et en inéquation

  1. Un père a $ 42 $ ans et sa fille a $ 12 $ ans. Dans combien d'années l'âge du père sera-t-il le triple de l'âge de sa fille ?
  2. Un terrain rectangulaire a un périmètre de $ 54 $ m. Sa longueur dépasse sa largeur de $ 7 $ m. Déterminer les dimensions de ce terrain.
  3. On considère deux programmes de calcul :

    • Programme A : Choisir un nombre, le multiplier par $ 5 $, puis retrancher $ 8 $.
    • Programme B : Choisir un nombre, le multiplier par $ 3 $, puis ajouter $ 6 $.
    1. Pour quel nombre de départ les deux programmes donnent-ils le même résultat ?
    2. Pour quels nombres de départ le résultat du programme A est-il supérieur à celui du programme B ?

Corrigé

  1. On note $ x $ le nombre d'années cherché.

    Dans $ x $ années, le père aura $ 42 + x $ ans et la fille $ 12 + x $ ans. On veut que l'âge du père soit le triple de l'âge de la fille :

    $ 42 + x = 3(12 + x) $

    On développe et on résout :
    $42 + x = 36 + 3x$
    $42 - 36 = 3x - x$
    $6 = 2x$
    $x = 3$

    L'âge du père sera le triple de celui de sa fille dans $ 3 $ ans.

    Vérification : dans 3 ans, le père aura $ 42 + 3 = 45 $ ans et la fille $ 12 + 3 = 15 $ ans. On a bien $ 45 = 3 \times 15 $.

  2. On note $ x $ la largeur du terrain (en mètres). La longueur vaut $ x + 7 $.

    Le périmètre d'un rectangle vaut $ 2 \times (\text{longueur} + \text{largeur}) $, donc :

    $ 2(x + x + 7) = 54 $

    On résout :
    $2(2x + 7) = 54$
    $4x + 14 = 54$
    $4x = 40$
    $x = 10$

    La largeur vaut $ 10 $ m et la longueur vaut $ 10 + 7 = $ $ 17 $ m.

    Vérification : $ 2 \times (10 + 17) = 2 \times 27 = 54 $ m.

  3. On note $ x $ le nombre de départ choisi.

    Le programme A donne $ 5x - 8 $ et le programme B donne $ 3x + 6 $.

    1. On cherche quand les deux résultats sont égaux :

      $ 5x - 8 = 3x + 6 $

      On résout :
      $5x - 3x = 6 + 8$
      $2x = 14$
      $x = 7$

      Les deux programmes donnent le même résultat pour le nombre de départ $\mathbf{7}$.

      Vérification : Programme A : $ 5 \times 7 - 8 = 27 $. Programme B : $ 3 \times 7 + 6 = 27 $.

    2. On cherche quand le résultat de A est supérieur à celui de B :

      $ 5x - 8 > 3x + 6 $

      On résout :
      $5x - 3x > 6 + 8$
      $2x > 14$
      $x > 7$

      Le résultat du programme A est supérieur à celui du programme B pour tout nombre de départ strictement supérieur à $ 7 $.

Pour réviser : Mettre un problème en équation ou en inéquation