Une similitude directe transformant A en A' et B en B' existe donc et est unique Remarques: - la démonstration de ce théorème fait souvent l'objet d'un R. O. C au BAC. - s a pour rapport: et pour angle - il est nécessaire d'avoir A ≠ B et A' ≠ B' mais il est possible d'avoir A = A' ou B = B' auquel cas, les points sont invariants par s. 5/ Forme réduite d'une similitude directe soit s similitude directe d'écriture complexe: z' = az + b avec a ≠ 0. - si a = 1: s est la translation de vecteur d'affixe b. (le vecteur n'a aucun rapport avec le vecteur de base. il s'agit seulement d'une notation) - si a ≠ 1: alors s admet un unique point invariant d'affixe: et s est la composée: - de l'homothétie de centre et de rapport lal (rapport de s) et - de la rotation de centre et d'angle: arg a (angle de s) est appelé le centre de la similitude directe. Et une écriture complexe de s est alors: - si lal = 1 et a ≠ 1, l'homothétie est l'identité et s est alors une simple rotation. - si arg a = 0 + 2k, la rotation est l'identité est s est alors une homothétie.
similitude directe toute similitude qui conserve les angles orientés. Une isométrie directe est appelée un déplacement. L'identité, les translations, les homothéties, les rotations, les symétries centrales sont des similitudes directes. similitude indirecte toute similitude qui transforme tout angle en son opposé. Une isométrie indirecte est appelée un anti-déplacement. Les réflexions sont des similitudes indirectes 2/ Angle d'une similitude directe Propriété: Si s est une similitude directe alors: quels que soient les points distincts A et B du plan, d'images respectives A' et B', l'angle est constant. Cet angle est appelé angle de la similitude. Démonstration: Soient A, B, C et D quatre points distincts du plan, d'images respectives A', B', C' et D'. Or, s similitude directe conserve les angles orientés, donc: On a donc: L'angle entre un vecteur et son vecteur image est bien constant. - les translations, l'identité et les homothéties de rapport k >0 sont des similitudes d'angle nul. - les homothéties de rapport k et les symétries centrales sont des similitudes d'angle.
- une homothétie de rapport k > 0 est une similitude directe de rapport k et d'angle 0. - une homothétie de rapport k est une similitude directe de rapport (-k) et d'angle. - une rotation d'angle 0 est une similitude directe de rapport 1 et d'angle 0 4/ Existence et unicité d'une similitude directe Soient A, B, A' et B' quatre points du plan tels que A ≠ B et A' ≠ B'. Alors, il existe une unique similitude directe s telle que: s(A) = A' et s(B) = B'. Démonstration Si une telle similitude s existe alors il existe a et b complexes, avec a ≠ 0 tels que: zA' = azA + b et zB' = azB + b alors: zB' - zA' = a (zB - za) soit: auquel cas: b = zA' - azA Si s existe, le couple ( a; b) est unique et s est donc elle aussi unique. Soit s dont l'écriture complexe est z' = az + b avec: et b = zA' - azA B étant différent de A, a est défini. zA' = azA + b et zB' - zA' = azB - azA Donc z B' = azB - az A+ zA' = az B + b De plus, comme B' ≠ A', a est non nul et s est donc définie. D'où: s(A) = A' et s(B) = B'.
- les rotations d'angle 0 sont des similitudes d'angle 0. Réciproque: Si s est une similitude telle que: pour tous points distincts A et B du plan d'images respectives A' et B', l'angle est constant, alors s est une similitude directe. Démonstration: Soient A, B, C et D quatre points distincts du plan, d'images respectives A', B', C' et D'. Or, l'angle orienté entre un vecteur et son image est constant, s est une similitude qui conserve les angles orientés, elle est donc directe. 3/ Écriture complexe d'une similitude directe Le plan complexe est rapporté au repère orthonormé de sens direct Théorème: soit transformation du plan. Si f est une similitude directe de rapport k et d'angle 0 alors: alors f admet une écriture complexe de la forme: z' = az + b avec a = keio Soit f similitude directe de rapport k et d'angle 0. Il est à remarquer que si f a pour écriture: z' = az + b alors O a pour image O' d'affixe b. Appelons donc b l'affixe de O' image de O par f et soit M'(z') image de M(z) par f.
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