Complété projectif d'un plan affine

Bonjour
Soit $\mathscr P$ un plan affine réel. Il est aisé de construire une enveloppe vectorielle $\widehat{\mathscr P}$ en choisissant dans $\mathscr P$ un point $A$ arbitraire, et en définissant $$\widehat{\mathscr P}\doteq \mathbb R\times \mathscr P_A$$où $\mathscr P_A$ désigne $\mathscr P$ vectorialisé en $A$. Le complété projectif $\widetilde{\mathscr P}$ est alors défini par $$\widetilde{\mathscr P}\doteq \mathrm P_{\mathbb R}(\widehat{\mathscr P}),$$ie le plan projectif associé à $\widehat{\mathscr P}$.
Le fait que la construction précédente ne soit pas intrinsèque est peu gênant dans la mesure où l'on sait faire une construction de ce type ne dépendant pas d'un point arbitrairement choisi.
On sait par ailleurs la fluidité dans les manipulations des éléments d'un espace affine que cela apporte, où l'on peut envisager, pour $M$ et $N$ deux éléments de $\mathscr P$ l'élément $$M+N$$ qui sans être un élément de $\mathscr P$ n'en est pas moins un élément fondamental de $\widehat{\mathscr P}$ entrant dans la définition du milieu de $[MN]$(1). On peut aussi songer à l'écriture matricielle d'une application affine(2). Disons que mathématiquement, le vectoriel prévaut utilement sur l'affine.
Sans vouloir polémiquer sur la situation de l'Enseignement des mathématiques en France en 2024, qui n'a certainement pas besoin d'une micro-polémique supplémentaire, j'ai néanmoins des interrogations sur ma propre formation et au-delà. Né en 1970, en TC, nous disposions du manuel Hachette (très bien fait) de C.Gautier,C. Thierce et P.Royer, Algèbre linéaire et géométrie. Or, sauf erreur de ma part, de ces considérations fort utiles (prendre par exemple 1 et 2), nulle trace. Au début des années 80, l'affine prévaut dans le cadre de l'enseignement secondaire français sur le vectoriel.
Or, dans le sous-forum Géométrie, personne à ma connaissance ne fait de géométrie élémentaire de cette façon. Sous prétexte d' "un meilleur équilibre entre le vectoriel et le ponctuel", les nouveaux programmes de TC et de TE, n'ont-ils proposé que des méthodes géométriques destinées à être abandonnées dès qu'on aborde l'enseignement supérieur, tout en minimisant de façon exagérée le vectoriel, le lien entre algèbre linéaire(ie espaces vectoriels) et géométrie étant comparable à celui d'une clé et d'une serrure?
Cordialement

Réponses

  • stfj
    Modifié (November 2024)
    Ces questions continuent de me tourmenter quand je lis la démonstration suivante proposée par Daniel Pedoe, dans son classique anglo-saxon Geometry, a comprehensive course, paru en 1970 : soit $ABCD$ un parallélogramme. Alors $$B-A=C-D$$Donc $$B+D=C+A$$D'où il déduit immédiatement le résultat classique pour nos éléves de collèges et de lycées :
    $$\text{Les diagonales d'un parallélogramme se coupent en leur milieu.}$$
    Destiné à des enseignants des high school américaines, je ne vois pas de démonstration aussi limpide faites dans les manuels français, en dépit d'une démonstration similaire que proposait Dieudonné dans Algèbre linéaire et géométrie élémentaire, dès 1964. (On lit juste après dans le Pedoe, une démonstration du concours des médianes, et immédiatement après une démonstration lumineuse du théorème de Ménélaüs proche de celle proposée ici.)
    Quel est le but ? Rester fidèle à une tradition franco-française qui n'a pas abouti à grand chose ? Transmettre une scholastique plutôt que de réels outils, une peau d'âne en espérant qu'elle se transforme en princesse ?
  • Julia Paule
    Modifié (December 2024)
    ...
  • stfj
    Modifié (December 2024)
    Pour critiquer, encore faut-il savoir de quoi on parle. $$\vec {AB}= B-A$$ n'est pas qu'une "écriture" ou une "notation". Cela n'a pas de sens a priori de soustraire des points. 
    Si Frenkel écrit dans Géométrie pour l'élève professeur : "Le lecteur- et le mathématicien professionnel - seront donc à bon droit scandalisés de voir que près d'un tiers de ce cours traite de ce monstre qu'on appelle espace affine", ce n'est pas pour rien. 
    Des pirouettes d' "écriture" ou de "notation" ne suffisent pas à transformer ce monstre en un gentil espace vectoriel.
    Le livre de Frenkel commence par trois définitions équivalentes de l'objet "espace affine" : c'est extrêmement lourd. Il écrit en 1973 à destination d'agrégatifs de 1973 : il peut se le permettre. Il est louable dans les années 2000 de simplifier à destination des capétiatifs et des agrégatifs des années 2000 un exposé de 1973 que même un mathématicien professionnel pourra juger trop difficile pour des jeunes de 23 ans.
    La discussion porte justement sur la façon dont le propos de Frenkel a été reçu dans les décennies qui ont suivi sa parution.
    _________________________________
    Pour répondre à tes questions, il faudrait donc au préalable que nous nous entendions très précisément sur ce que nous souhaitons appeler espace affine.
  • Julia Paule
    Modifié (December 2024)
    ...
  • stfj
    Modifié (December 2024)
    @Julia Paule : disons que je ne comprends pas. Commençons donc par définir dans quel objet nous allons travailler.
  • stfj
    Modifié (December 2024)
    L'intérêt de construire $\widetilde{\mathscr P}\doteq \mathrm P_{\mathbb R}(\widehat{\mathscr P})$, je le vois plus dans $$M+N\in \widehat{\mathscr P}$$ que dans $$M-N\in \overrightarrow {\mathscr P}\subset \widehat{\mathscr P}$$En effet, le point $$\mathbb R(M+N)$$de $\widetilde{\mathscr P}$ correspond évidemment à ce que l'on entend de milieu de $[MN]$ si l'on a besoin de faire de la géométrie dans un plan affine considéré comme la partie d'un plan projectif dont "la droite à l'infini" est $$\mathrm P_{\mathbb R}(\overrightarrow{\mathscr P})$$
    Très concrètement, considérons une fois choisie un repère $(A,e,f)$ de $\mathscr P$ $$\varphi :\mathbb R\times \mathscr P_A\to \mathbb R$$ $$(z,x,y)\to z$$Il est classique d'identifier $\mathscr P$ à l'hyperplan affine $\varphi^{-1}(1)$ de $\widehat{\mathscr P}$ $$\mathscr P\approx \{1\}\times \mathscr P_A$$ dirigé par $\varphi^{-1}(0)$ identifié à $\overrightarrow{\mathscr P}$ $$\overrightarrow{\mathscr P}\approx \{0\}\times \mathscr P_A$$
    Une utilisation "statique" mais fructueuse de la géométrie projective.https://www.geogebra.org/classic/ax6evhrv
    (Ici, j'ai pris $M=(1,-3,-4)$ et $N=(1,2,-2)$. L'ordinateur calcule donc $M+N=(2,-1,-6)$ et "le milieu de $[MN]$" est bien le point $A-0.5e-3f$)
    Le paradoxe pour critiquer un usage prématuré selon moi(dans l'enseignement secondaire) des espaces affines, est qu'il faut rentrer comme plus haut dans leur formalisme.
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