géométrie synthétique ?

Bonsoir,

sur ce forum, il est quelquefois question de problèmes de géométrie à résoudre de façon dite synthétique.
J'ai cru comprendre qu'utiliser un repère, faire des calculs avec l'algèbre linéaire sont des exemples d'approche qui ne répondent pas à la consigne "démontrer synthétiquement que ...".

Serait-il possible de formaliser cela?
De quoi parle et part-on? (définitions)
Par exemple qu'est-ce que la ligne droite, ou le segment entre deux points?
Avec quoi déduit-on des théorèmes synthétiques ?(je ne sais pas quoi mettre entre les parenthèses: axiomes, règles de dérivation?)
La géométrie synthétique est-elle dans un cadre affine, projectif, euclidien?

Merci de faire reculer mon ignorance infinie,
S

Réponses

  • Il y a très très longtemps, je crois, existait à l'Agrégation de Mathématiques une épreuve de Géométrie portant sur le programme de Terminales et devant être résolue avec les outils de ce programme c'est à dire sans l'aide de la géométrie analytique. J'imagine la tête des candidats.
    Heureusement aujourdh'ui ce supplice synthétique a disparu, faute de géométrie! Ouf!

    Je n'ai jamais vraiment compris cet ostracisme envers l'emploi des coordonnées et le choix du bon repère, c'est déjà la moitié du problème résolu. Je pense que le plus astucieux dans ce domaine fut Elie Cartan avec son utilisation du repère mobile!
    Amicalement
    Pappus
  • Jean-Louis Ayme est un des grands spécialistes des démonstrations "synthétiques".
    Dans la section "A propos" sur son site personnel, tu devrais trouver quelques éléments de réponses
    http://pagesperso-orange.fr/jl.ayme/index.html
  • Bonjour,
    Pappus , c'est tellement "beau" une démonstration de géométrie "pure"...Et ça fait sans doute plus réfléchir que de trouver le bon repère...Mais bon , ce n'est que mon avis, et j'ai été marqué par mon passage en terminale en 65 avec un livre de géométrie qui faisait à lui tout seul l'épaisseur de ceux de trigo, cinématique, algèbre et arithmétique réunis....:)
    Cordialement.
    Jean-Louis.
  • oui, Jean-Louis!
    J'apprécie beaucoup la géométrie "synthétique" et tes superbes démonstrations sans négliger pour autant les autres outils analytiques.
    Prends le théorème de Pascal, par exemple, il en existe des tas de démonstrations "synthétiques" peu connues d'ailleurs du grand public, dont certaines étaient parfaitement compréhensibles par un élève de Terminales autrefois, disposant du théorème de Ménélaüs ou de la théorie des axes radicaux mais le vrai principe unificateur de toutes ces preuves, c'est le groupe des homographies d'une conique qui me semble assez difficile à expliquer de façon synthétique.
    Il faut se farcir au préalable la construction du plan projectif suivie de celle de la conique projective. Il y a quand même quelques calculs à faire, même si ça ne dépasse pas le second degré!

    Ce que j'aime dans une configuration géométrique, c'est de la voir entourée de toutes ces preuves synthétiques ou non.

    Enfin un petit détail sémantique: Est-ce que la géométrie synthétique est aussi le nom qu'on donnait autrefois à la géométrie "pure"?

    A tout hasard, j'ai regardé dans Wikipédia ce qu'on disait sur ce sujet et il semblerait, mon cher samok, que la géométrie synthétique devienne une branche de la géométrie!
    Amicalement
    Pappus
    PS
    Quel était le livre que tu avais en 65?
    Le Lebossé-Hémery aurait-il survécu jusqu'à cette date?
    Pour moi, le meilleur livre de Terminales fut celui de Ballicionni et Robert paru chez Eyrolles mais j'ai l'impression qu'il ne connut pas hélas un grand succès.
    D'autres livres marquèrent l'enseignement de la Géométrie comme le livre de Rouché Comberousse ou celui d'Hadamard ou encore l'ouvrage de Lebesgue lui-même sur les coniques.
  • Oui, cher pappus, t'as tout à fait raison. Concernant la terminologie, j'ai vu qu'il y avait aussi la géométrie différentielle synthétique qui est" la reformulation de la géométrie différentielle dans le cadre de la théorie des topos" (je cite!!)
    Bonne journée.
    Jean-Louis.
  • Bonjour.
    Il faut se farcir au préalable la construction du plan projectif suivie de celle de la conique projective. Il y a quand même quelques calculs à faire, même si ça ne dépasse pas le second degré!

    Je trouve cet argument de mauvaise foi car c'est un reproche que l'on peut faire à tout développement mathématique. Certes la géométrie synthétique repose fortement sur la structuration des connaissances ; mais à vouloir éviter ce problème on est arrivé à un enseignement des mathématiques privé de géométrie et d'une grande vacuité conceptuelle.

    Bruno
  • Mon cher Bruno
    Tu sais combien, je déplore l'état de l'enseignement de la géométrie auujourdh'ui dans notre beau pays.
    Je ne dénigre pas la géométrie synthétique dont j'adore l'esthétisme et j'en ai donné quelques preuves ici dans ce forum.
    Je pense seulement qu'elle est maintenant une discipline, formatrice certes, mais figée et qu'elle ne peut plus guère évoluer à moins d'en changer le sens ou les méthodes et je pense là à la géométrie dynamique sur ordinateur.
    C'est curieux qu'à part moi, personne ne pose de questions sur le forum sur l'utilisation de Cabri ou d'autres logiciels?

    C'est là que se trouve la réponse à un nouvel enseignement de la géométrie!
    Très amicalement
    Pappus
  • Pour les logiciels de géométrie dynamique, leur gros problème est que la figure électronique suffit comme preuve pour les élèves. Et le fait que ce soit toujours vérifié pour une figure dynamique risque de les enferrer dans leur erreur.
    Il y a de plus un problème d’usage légal et de système d’exploitation : certains logiciels sont payants, et ne tournent que sur certains systèmes.
    The real danger is not that computers will begin to think like men, but that men will begin to think like computers.
            -- Harris, Sidney J.
  • Voilà le programme à suivre:
    1° Question non synthétique:
    Soit $\mathcal P$ un plan affine euclidien et soit $f$ une collinéation de $\mathcal P$, (sous-entendu de sa complétion projective), qui ne soit pas affine, ( i.e: ne conservant pas la droite de l'infini).
    Montrer qu'il existe deux points, $F_+$ (resp. $ F_-$), appelés respectivement points focaux direct et indirect, en lesquels la dérivée de $f$ est une similitude directe (resp. indirecte).
    2° Question synthétique à faire avec Cabri.
    On se donne un triangle $ABC$ et une droite $D$ telle qu'aucun des points $A$, $B$, $C$ n'y appartienne.
    Soit $f$ la collinéation du plan fixant les points $A$, $B$, $C$ et telle que $f(D) = \Delta$ où $\Delta$ est la droite de l'infini.
    Construire les points focaux de $f$ à la règle et au compas pour les vieux grincheux comme moi, s'il vous plait!

    Le jour où nos agrégés sauront ce qu'est un point focal en sus de la décomposition de Jordan n'est pas près d'arriver puisqu'ils ne savent même pas ce qu'est une collinéation ou une similitude indirecte!

    A tous ceux qui croiraient que les points focaux, ça ne sert à rien et que c'est une idée délirante sortie d'un cerveau sénescent, je signale que l'un des plus grand utilisateurs de point focaux fut l'US Airforce qui s'en servit au cours de la dernière guerre pour écrabouiller nazis ou japonais ou tout autres malheureux, situés à proximité de ces points.

    Très amicalement
    Pappus
    PS
    Peut-on montrer l'existence de ces points focaux de façon synthétique, j'en doute?
    Cette question a-t-elle même un sens , j'en doute aussi!
    Mais le résultat final est là, une jolie configuration géométrique!
    11065
  • Mon cher Nicolas
    Tu as raison de soulever ces problèmes.
    Mais maintenant, il y a des logiciels libres de géométrie dynamique
    et quant aux autres comme Cabri ou GSP, il aura toujours une réponse légale pour peu qu'on veuille bien la trouver.
    Je pensais surtout à la formation des maîtres et non à celle des élèves et donc la question de l'erreur ne se pose pas à leur niveau ou alors c'est à désespérer de tout!
    Très amicalement
    Pappus
  • Merci pour vos éléments de réponse, je vais aller un peu flâner en cybérie histoire d'en savoir un peu plus.

    S
  • Bonjour,
    Pour Pappus
    J'ignore ce qu'est une "collinéation"
    Au temps de ma terminale (en 1960) je 'ai jamais rencontré ce terme. Je suis loin d'être agrégé et mon cerveau a sans doute progressé vers la sénescence.
    Quelqu'un peut-il m'éclairer ?
    Merci d'avance
  • Cher GPP29, moi j'étais en terminale en 65 et n'ai pas vu ce terme non plus...
    Je pense que c'est une transformation d'un plan projectif dans un autre ou dans lui-m^me qui conserve l'aligenment.
    Cordialement.
    Jean-Louis.
  • Une collinéation est le terme moderne pour désigner une transformation projective du plan projectif (sous-entendu réel).
    Elle transforme les droites en droites et conserve le birapport de 4 points alignés ou de 4 droites concourantes.
    Si on considère le plan affine $\mathbb K^2$, (sous-entendu réel) , complété projectivement en lui rajoutant la droite de l'infini, une telle transformation s'écrit:
    $X = \dfrac{ax+by+c}{a"x+b"y+c"}$
    $Y = \dfrac{a'x+b'y+c'}{a"x+b"y+c"}$
    avec la condition supplémentaire:
    $\begin{pmatrix}
    a&b&c\\
    a'&b'&c'\\
    a"&b"&c"
    \end{pmatrix}\ne 0$
    Dans le jargon de la théorie des variétés, il existe des cartes dites affines du plan projectif $\mathbb P_2(\mathbb K)$ dans lesquelles toute transformation projective s'écrit de la façon ci-dessus.
    Très amicalement
    Pappus
  • pappus a écrit:
    Une collinéation est le terme moderne pour désigner une transformation projective du plan projectif.

    Ca doit être vraiment tout neuf alors parce que ni Berger (Géométrie), ni Audin (Géométrie), ni Samuel (Géométrie projective), ni Fresnel (méthodes modernes en géométrie) ne sont au courant ;). Sidler (Géométrie projective) fait mention des collinéations, mais dans une acception différente (bijections conservant l'alignement).

    Cordialement.
  • Je viens de regarder le programme de l'agrégation externe.
    En géométrie projective, seule subsiste la droite projective avec en particulier $\mathbb P_1(\mathbb R)$ et $\mathbb P_1(\mathbb C)$ c'est à dire finalement l'étude des homographies $ x \mapsto \dfrac{ax+b}{cx+d}$.
    Comme l'étude de ces fonctions doit sans doute commencer en classe de Seconde, il faut avouer que cela n'est pas très folichon et qu'on ne prend guère de risques envers la santé des neurones de nos futurs agrégés!
    Il faut noter cependant que le dit programme a soit disant un chapitre qui s'intitule glorieusement Groupes et Géométrie.
    Je viens de feuilleter le beau livre de Perrin: Cours d'Algèbre, publié dans la collection Ellipses.
    Ayant absolument besoin du groupe projectif linéaire $PGL(E)$ et ne pouvant définir ce groupe comme groupe de transformation du moindre espace projectif puisque la définition n'est plus au programme, il est obligé de définir $PGL(E)$ comme quotient de $GL(E)$ par son centre!
    Et le tour est joué! Finie la géométrie projective dont il ne reste plus que le groupe désincarné!
    On pourrait se consoler en se disant qu'avec $\mathbb P_1(\mathbb C)$ , on peut faire encore de la géométrie intéressante mais ce n'est qu'une illusion car les membres du jury en connaissent autant que les candidats sur ce sujet c'est à dire rien du tout!
    Amicalement
    Pappus
  • Zo! Écrivait:
    >
    >
    > Ca doit être vraiment tout neuf alors parce que ni
    > Berger (Géométrie), ni Audin (Géométrie), ni
    > Samuel (Géométrie projective), ni Fresnel
    > (méthodes modernes en géométrie) ne sont au
    > courant ;). Sidler (Géométrie projective) fait
    > mention des collinéations, mais dans une acception
    > différente (bijections conservant l'alignement).
    >
    Tu as raison, mon cher ZO, ce terme n'est pas très employé dans la littérature française.
    J'ai réussi à le retrouver dans le pavé d'Arnaudiès et Bertin, Groupes, Algèbres et Géométrie.
    Il me semble l'avoir vu aussi dans la traduction française du livre d'Artin, Algèbre Géométrique et on le trouve évidemment dès le début dans le livre de Dieudonné: La géométrie des groupes classiques.
    On le trouve aussi dans le livre de Jacqueline Lelong-Ferrand: Les fondements de la géométrie.
    Il paraitrait que ce serait Möebius lui-même qui ait inventé ce terme.
    Mais de toutes façons, cela est sans importance puisque ces transformations ont disparu du paysage mathématique de notre beau pays en compagnie de leurs soeurs jumelles les corrélations.
    Très amicalement
    Pappus
  • Pappus, tu ne réponds pas à ma petit moquerie.

    Je ne parlais pas du programme de l'agrégation. Je ne parlais pas non plus du Perrin, qui est un excellent cours d'algèbre et pas un cours de géométrie. Je parlais de livres de géométrie qui contiennent chacun un traitement respectable de la géométrie projective. Chez Berger par exemple on trouve des morphismes d'espaces projectifs, et des isomorphismes ou homographies. Pas trace de collinéation dans l'index. D'où sors-tu que "collinéation est le terme moderne pour désigner une transformation projective du plan projectif" ?

    Par ailleurs quand tu affirmes qu' "on pourrait se consoler en se disant qu'avec P1(C) , on peut faire encore de la géométrie intéressante mais ce n'est qu'une illusion car les membres du jury en connaissent autant que les candidats sur ce sujet c'est à dire rien du tout!", tu me fais doucement rigoler! On a parfaitement le droit de penser qu'il est regrettable que le programme de l'agrégation et la liste des leçons aient été amputés d'une bonne partie de la géométrie; sur ce point, je serais assez d'accord. Mais je trouve ton mépris et ta condescendance assez peu sympathiques, pour tout dire. Je précise que je ne suis pas membre du jury!

    Cordialement.
  • Le temps que je réagisse, tu as tout de même pris en compte ma remarque terminologique. mais je maintiens mon deuxième paragraphe.
  • Pour Pappus,
    Je n'avais pas vu ton PS... J'avais le Lespinard et Pernet en 65. Je me suis acheté le Lebossé Hémery beaucoup beaucoup plus tard.
    Amicalement.
    Jean-Louis.
  • Oui, j'ai aussi ce livre dans ma bibliothèque.
    Je peux même te citer sa première "définition":
    On appelle vecteur $\overrightarrow{AB}$ un segment de droite $AB$ sur lequel on a choisi un sens de parcours, celui de $A$ vers$B$.

    On s'amusait bien à cette époque!

    très amicalement
    Pappus
  • Bonjour,

    Pour Coxeter, dans le chapitre "Projectice geometry": a collineation is a transformation (of the plane) which transforms collinear points into collinear points.

    Amicalement.
  • Ok, bs, il n'y a plus que les anglo-saxons (et éventuellement l'US Air Force comme je l'ai déjà dit) à s'intéresser à ce genre de bestioles.

    Ici, en France, la querelle n'a plus lieu d'être puisque la géométrie de Desargues, Poncelet et Chasles a définitivement disparu dans les oubliettes de la rue de Grenelle.
    Amicalement
    Pappus
  • Au sens de la définition de Coxeter, il y a donc des collinéations du plan projectif complexe qui ne sont pas des homographies.
  • Oui, j'ai dû prendre une définition un peu restrictive d'une collinéation.
    Je crois que si on veut pinailler, le mieux est de regarder dans le Dieudonné qui définit déjà les collinéations au niveau des espaces vectoriels.
    Je le cite:
    Une collinéation d'un espace vectoriel $E$ sur un corps $\mathbb K$ toute application semi-linéaire bijective de $E$ sur lui-même, ( la semilinéarité est définie par référence à un automorphisme $\sigma$ de $\mathbb K$).
    En quotientant le groupe des collinéations $\Gamma L_n(\mathbb K)$ par le groupe des homothéties vectorielles $H_n$, on doit tomber sans doute sur le groupe des collinéations projectives (à droite?) de l'espace projectif $P(E)$, car il est vrai que Dieudonné pour ne rien arranger travaille avec des corps non commutatifs.
    Ce n'est qu'un effet de ma paresse congénitale: collinéation est plus vite écrit que transformation projective.
    Mais encore une fois quelle importance puisque tout ceci est passé à la trappe!
    Bye bye, Dieudonné où que tu sois, Jupiter Tonnant!
    Amicalement
    Pappus
    PS
    Je comprends maintenant pourquoi je suis si paresseux dans le cas du plan projectif réel, où j'ai confondu collinéations et transformations projectives, le groupe des automorphismes de $\mathbb R$ n'est en effet pas très très gros!
  • Zo! a écrit:
    Pappus, tu ne réponds pas à ma petit moquerie.

    Je ne parlais pas du programme de l'agrégation. Je ne parlais pas non plus du Perrin, qui est un excellent cours d'algèbre et pas un cours de géométrie. Je parlais de livres de géométrie qui contiennent chacun un traitement respectable de la géométrie projective. Chez Berger par exemple on trouve des morphismes d'espaces projectifs, et des isomorphismes ou homographies. Pas trace de
    collinéation dans l'index. D'où sors-tu que "collinéation est le terme moderne pour désigner une transformation projective du plan projectif" ?

    Par ailleurs quand tu affirmes qu' "on pourrait se consoler en se disant qu'avec P1(C) , on peut faire encore de la géométrie intéressante mais ce
    n'est qu'une illusion car les membres du jury en connaissent autant que les candidats sur ce sujet c'est à dire rien du tout !
    ", tu me fais doucement rigoler ! On a parfaitement le droit de penser qu'il est regrettable que le programme de
    l'agrégation et la liste des leçons aient été amputés d'une bonne partie de la géométrie ; sur ce point, je serais assez d'accord. Mais je trouve ton mépris et ta condescendance assez peu sympathiques, pour tout dire.
    Je précise que je ne suis pas membre du jury !
    Cordialement.

    Excuse moi , mon cher Zo, d'avoir offensé les membres de cette honorable corporation dont, comme toi, je n'ai jamais fait partie et dont je supposais seulement que leurs compétences en géométrie circulaire étaient à la mesure de ce qu'ils avaient eux-mêmes appris quand ils avaient passé ce concours!
    Je retire donc ce que j'ai dit, emporté que j'étais par mon dépit de voir la géométrie, réduite à la portion congrue à l'agrégation de Math.


    Je me suis expliqué dans un autre message de ma confusion entre collinéations et transformations projectives car en fait, je ne pensais qu'au corps des réels, l'exo que je citais sur les points focaux se passant dans un plan euclidien.
    Je retire d'ailleurs ce que j'ai dit dans ce fil sur les similitudes indirectes, elles sont effectivement au programme de l'agrégation externe.

    Je m'efforce ici sur ce forum de géométrie de proposer des problèmes susceptibles d'intéresser les candidats à l'agrégation comme par exemple, celui de la construction des points fixes d'une transformation affine plane mais je comprends que les éventuels agrégatifs qui ont encore le temps de voyager sur ce site préfèrent fréquenter les forums d'Algèbre ou d'Analyse car ils savent bien où est leur intérêt et ils ont raison, (les bougres !).

    Très amicalement
    Pappus
  • Re,

    Trois lignes en-dessous, toujours Coxeter:

    A projective collineation is a collineation which transforms every one-dimensionnal form projectively.

    Amicalement.
  • Bonjour.
    Quelqu'un connaitrait "géométrie synthétique moderne" de Paul Rossier ?
    Qu'est-ce que cela vaut ? Je n'arrive même pas à trouver un simple sommaire sur le net ...
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