Inégalité de Ptolémée
Bonjour
Dans le numéro de novembre-décembre de Tangente, Elisabeth Busser propose une démonstration "par les triangles semblables" du théorème de Ptolémée.
Un ami de Lucienne Félix lui présenta cette égalité comme le type même de théorème dont il faut apprendre la solution par coeur, trop astucieuse pour être retrouvée.
Voici un calcul sagemath, qui, à condition de savoir quel calcul faire, la prouve en une ligne
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var('a b c d')
factor(expand((b-a)*(d-c)+(c-b)*(d-a)))
factor(expand((b-a)*(d-c)+(c-b)*(d-a)))
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sans même prendre la peine de quelque calcul littéral qui soit, puisque l'ordinateur s'en charge.
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a,b,c,d représentant 4 points du plan d'Argand.
Connaissez-vous des démonstrations plus naturelles de l'inégalité de Ptolémée ?
Cordialement
Réponses
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On ne voit pas l'inégalité en question j'ai l'impression...
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On ne voit pas l'inégalité en question j'ai l'impression...
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Ca ressemble à une sorte d'inégalité triangulaire pour le tétraèdre, a-t-on que trois paires de réels positifs $p_0,p_1,p_2$ sont telles qu'il existe un tetraèdre dont les paires de mesures des côtés opposés sont $p_0$, $p_1$ et $p_2$ si et seulement si $P_0,P_1,P_2$ vérifient l'inégalité triangulaire ? avec $P_i=\Pi p_i$, pour tout $i\in 3$. Si oui, peut-être qu'il y a une généralisation à tout simplexe...
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Il est vrai que c'est elliptique.On se place dans $\mathbb C$. Soit $(a,b,c,d)\in \mathbb C^4$ un quadrilatère. Alors l'égalité d'OP fournit en utilisant l'inégalité triangulaire $$|a-c|\cdot|b-d|\leq |b-a|\cdot|d-c|+|c-b|\cdot|d-a|$$ie l'inégalité de Ptolémée.
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C'est marrant que si on enlève les valeurs absolues ça donne une égalité! (c'est ça que tu veux dire quand tu dis "égalité d'OP",?je n'arrive pas à voir de quoi O et P sont les initiales, ou alors c'est pour "OPération"?)
Malheureusement ce n'est plus vrai avec les quaternions mais il y a peut-être moyen de s'inspirer de ça pour montrer le résultat pour un tétraèdre non plat.. si toutefois c'est vrai. (on peut prendre partie réelle nulle, car de toute façon quel que soit l'espace ambiant, on peut se plonger dans l'espace affine (réel associé) engendré par les quatre points (donc on reste en dim3) -
OP=Original Post
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Il semble qu'effectivement ça se généralise à n'importe quelle dimension. J'aimerais bien savoir à quoi ressemble une classe d'équivalence de tétraèdre, où $A_1A_2A_3A_4$ et $B_1B_2B_3B_4$ sont équivalents si pour toute permutation $p\in S_4$, on a $A_{p(1)}A_{p(2)}-A_{p(3)}A_{p(4)}=B_{p(1)}B_{p(2)}-B_{p(3)}B_{p(4)}$. On peut associer à cette classe un unique triangle. Obtient-on tous les triangles ? (ça ferait de l'inégalité de Ptolémée une condition nécessaire et suffisante pour six longueurs d'être les longueurs des côtés d'un tétraèdre !) On peut déjà se poser les mêmes questions pour un tétraèdre plat, c'est-à-dire un quadrilatère.
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BonjourJe viens de lire une démonstration intéressante de cette inégalité. Soit $A,B,C,D$ quatre points. Considérons l'inversion de cercle de rayon $1$ et de centre $A$. On sait que si l'on note $M'$ l'inverse de $M$, on a $$M'N'=\frac{MN}{AM\cdot AN}$$https://www.geogebra.org/classic/rwftu5d9Alors il suffit d'écrire $$B'C'+C'D'\geq B'D'$$pour obtenir l'inégalité.Cordialement.
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Kolossale finesse !...La résistance de l'électricien et l'opposition du missionnaire guident le peuple dans la lutte sacrée contre la tyrannie. (Hégésippe Simon)
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