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COURS & EXERCICES DE MATHÉMATIQUES

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Calculer des longueurs avec le théorème de Thalès

Méthode :

ABC ABC et DCE DCE sont deux triangles tels que :

Deux cas de figure sont possibles :

configuration de Thalès n°1

configuration de Thalès n°2

Le théorème de Thalès conclut que les longueurs des côtés du triangle ABC ABC et les longueurs des côtés du triangle CDE CDE sont proportionnelles, c'est à dire que :

CACE=CBCD=ABDE \frac{ CA }{ CE } = \frac{ CB }{ CD } = \frac{ AB }{ DE }

Attention à l'ordre des côtés - voir cours !

En général, l'un des trois rapports sera inutile pour résoudre l'exercice.

À partir des deux autres rapports, on peut calculer le côté recherché en effectuant, par exemple, un produit en croix.

Exemple 1

Thalès exercice 1

Calculer MI MI sachant que RS=4cm RS = 4 \texttt{cm} , MN=5cm MN = 5 \texttt{cm} et IS=2cm. IS = 2 \texttt{cm} .

Solution :

On se place dans les triangles RSI RSI et MNI MNI  ;

On précise les conditions d'alignement et de parallélisme :

  • les points R,I,N R, I, N ainsi que les points M,I,S M, I, S sont alignés

  • les droites (MN) \left( MN \right) et (RS) \left( RS \right) sont parallèles.

Par conséquent, d'après le théorème de Thalès, on peut écrire :

RIIN=SIIM=RSMN \frac{ RI }{ IN} = \frac{ SI }{ IM } = \frac{ RS }{ MN }

Ici, le rapport RIIN \frac{ RI }{ IN } ne nous intéresse pas car on ne connait ni la longueur RI RI ni la longueur IN IN .

On utilise les deux autres rapports en remplaçant les longueurs connues par leurs valeurs :

2MI \frac{ 2 }{ MI } = 45\frac{4 }{ 5 }

En effectuant le produit en croix, on obtient :

4MI=2×5 4MI = 2 \times 5
4MI=10 4MI=10
MI=104=2,5cm MI= \frac{ 10}{ 4 } = 2,5 \texttt{cm}

Exemple 2

Thalès exercice 2

On donne : AC=3cm AC =3 \texttt{cm} , AD=5cm AD = 5 \texttt{cm} et AE=4cm AE = 4 \texttt{cm} .
Calculer BD. BD.

Solution :

Les triangles ABC ABC et ADE ADE sont en situation de Thalès car :

  • les points A,B,D A, B, D ainsi que les points A,C,E A, C, E sont alignés

  • les droites (BC) \left( BC \right) et (DE) \left( DE \right) sont parallèles.

    En utilisant le théorème de Thalès, on obtient :

    ABAD=ACAE=BCDE \frac{ AB }{ AD } = \frac{ AC }{ AE } = \frac{ BC }{ DE }

    Remarque

    Il ne faut pas chercher à tout prix à faire figurer la longueur recherchée (ici BD BD ) dans l'égalité des rapports.
    En effet, [BD] \left[ BD \right] n'est pas un côté de l'un des triangles ABC ABC ou ADE ADE . Toutefois, il sera facile de calculer BD BD une fois la longueur AB AB connue.

    L'égalité des deux premiers quotients donne :

    AB5=34 \frac{ AB }{ 5 } = \frac{ 3 }{ 4 }

    Avec le produit en croix :

    4AB=3×5 4AB = 3 \times 5
    4AB=15 4 AB = 15

    AB=154=3,75 AB = \frac{ 15 }{ 4 } = 3,75

    Pour calculer la distance BD BD , il suffit maintenant de faire :
    BD=ADAB=53,75=1,25. BD = AD - AB = 5 - 3,75 = 1,25.

    Donc le segment [BD] \left[ BD \right] mesure 1,25 1,25 cm.

Exemple 3

Thalès exercice 2

La figure est similaire à celle de ll'exercice précédent mais, cette fois, on connait : BD=8cm BD = 8\texttt{cm} , AE=9cm AE = 9\texttt{cm} et AC=4cm AC = 4 \texttt{cm} .
On cherche à calculer la longueur AB. AB.

Solution :

Le raisonnement précédent donne, là aussi :

ABAD=ACAE=BCDE \frac{ AB }{ AD } = \frac{ AC }{ AE } = \frac{ BC }{ DE }

Cette fois, le calcul est légèrement plus compliqué car on ne connait ni AD AD ni AB AB (que l'on recherche).

On pose alors : AB=x AB = x . Par conséquent :
AD=AB+BD=x+8 AD = AB + BD = x + 8

À partir de l'égalité :

ABAD=ACAE \frac{ AB }{ AD } = \frac{ AC }{ AE }

on obtient l'équation :

xx+8=49 \frac{ x }{ x+8 } = \frac{ 4 }{ 9 }

et en effectuant le produit en croix :

9x=4(x+8) 9x = 4 \left( x+8 \right)
9x=4x+32 9x = 4x + 32
9x4x=32 9x - 4x = 32
5x=32 5x = 32
x=325=6,4 x = \frac{ 32 }{ 5 } = 6,4

La longueur AB AB est donc 6,4 6,4 cm.