Enonc´e noD181 (Diophante) Une valeur plancher
Probl`eme propos´e par Dominique Roux d’apr`es olympiades internationales de math´ematiques
D´emontrer que dans tout triangle le rapport de la somme des carr´es des cˆot´es `a l’aire du triangle est toujours sup´erieur ou ´egal `a une constante k que l’on d´eterminera. Quelle est la nature du triangle en cas d’´egalit´e ? Solution de Jean Moreau de Saint-Martin
Soit ABC le triangle, M le milieu de BC, A0 la projection de A sur la m´ediatrice de BC.
Comparons les rapports de l’´enonc´e pour ABC etA0BC : ces triangles ont mˆeme aire S, ayant mˆeme base BC et des hauteurs ´egales `a M A0. Par la formule de la m´ediane et Pythagore
AB2+AC2 = 2AM2+BC2/2 = 2AA02+ 2A0M2+BC2/2 =
=A0B2+A0C2+ 2AA02.
Le triangle isoc`ele A0BC (A0B = A0C) donne donc un rapport plus petit que le triangle ABC, de la quantit´e 2AA02/S.
Dans le triangle qui donne le plus petit rapport (=k), il n’y a pas de cˆot´es in´egaux, le triangle est ´equilat´eral. Siaest son cˆot´e, son aire estS =a2√
3/4, d’o`u le rapportk= 3a2/S = 4√
3.
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