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Projeté orthogonal d'un point sur une droite

Partie 1 - Protocole de construction

Sommaire

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Énoncé
Partie 1 - Protocole de construction
  • Ouvrir un nouveau fichier sur GeoGebra : https://www.geogebra.org/classic?lang=fr
  • Placer deux points \(\text{A}\) et \(\text{B}\).
  • Tracer la droite \((\text{AB})\).
  • Placer un point \(\text{C}\) n'appartenant pas à la droite \((\text{AB})\).
  • Tracer la perpendiculaire à la droite \((\text{AB})\) passant par le point \(\text{C}\).
  • Placer le point d'intersection de cette droite et de la droite \((\text{AB})\). Renommer \(\text{H}\) ce point.
  • Placer un point \(\text{D}\) sur la droite \((\text{AB})\).
  • Tracer les segments \([\text{CD}]\) et \([\text{CH}]\).
Partie 2 - Conjecture
En utilisant la figure construite précédemment, répondre aux questions suivantes.
1.Quelle est la nature du triangle 
CDH\text{CDH}CDH
 ?
2.Déplacer le point 
D\text{D}D
 sur la droite 
(AB)(\text{AB})(AB)
. Comparer les longueurs 
CD\text{CD}CD
 et 
CH\text{CH}CH
.
3.Quelle conjecture peut-on émettre quant à la distance entre le point 
C\text{C}C
 et la droite 
(AB)(\text{AB})(AB)
 ?

Liens utiles

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Solution
Partie 1 - protocole de construction
Partie 2 - conjecture
En utilisant la figure construite précédemment, répondre aux questions suivantes.
1. Les droites 
(CH)(\text{CH})(CH)
 et 
(AB)(\text{AB})(AB)
 sont perpendiculaires par construction. 
Les points 
H\text{H}H
 et 
D\text{D}D
 appartiennent à la droite 
(AB)(\text{AB})(AB)
 donc les droites 
(CH)(\text{CH})(CH)
 et 
(HD)(\text{HD})(HD)
 sont perpendiculaires. On en déduit que 
CHD\text{CHD}CHD
 est un triangle rectangle en 
H\text{H}H
.
2. En déplaçant le point 
D\text{D}D
 sur la droite 
(AB)(\text{AB})(AB)
, on observe que la longueur 
CD\text{CD}CD
 est supérieure à la longueur 
CH\text{CH}CH
 (et égale à la longueur 
CH\text{CH}CH
 quand 
D\text{D}D
 est confondu avec
H\text{H}H
).
3.On peut conjecturer que le point 
H\text{H}H
semble être le point en lequel la distance entre le point 
C\text{C}C
 et la droite 
(AB)(\text{AB})(AB)
 est la plus petite petite possible.

Projeté orthogonal d'un point sur une droite

Définition
Soit 
Δ\DeltaΔ
 une droite du plan et 
M\text{M}M
 un point du plan.
  • On suppose que le point\(\text{M}\) n'appartient pas à la droite \(\Delta\).
On appelle projeté orthogonal de
M\text{M}M
 sur la droite
Δ\DeltaΔ
 le point
H\text{H}H
 de la droite 
Δ\DeltaΔ
tel que les droites 
Δ\DeltaΔ
et
(MH)(\text{MH})(MH)
 sont perpendiculaires.
  • Lorsque le point\(\text{M}\) appartient à la droite\(\Delta\), on dit que\(\text{M}\) est son propre projeté orthogonal sur cette droite.
Propriété
Soit 
Δ\DeltaΔ
 une droite du plan et 
M\text{M}M
 un point du plan.
Le projeté orthogonal
H\text{H}H
du point
M\text{M}M
 sur la droite
Δ\DeltaΔ
 est le point de la droite
Δ\DeltaΔ
 le plus proche de
M\text{M}M
.
Démonstration
Premier cas :\(\text{M}\) appartient à la droite\(\Delta\)
Les points 
M\text{M}M
 et 
H\text{H}H
 sont confondus donc 
MH=0\text{MH}=0MH=0
. 
Soit 
A\text{A}A
 un point de la droite 
Δ\DeltaΔ
, distinct de 
H\text{H}H
. On a alors 
MA>0\text{MA}>0MA>0
 donc 
MA>MH\text{MA}>\text{MH}MA>MH
.
Ainsi, 
H\text{H}H
 est le point de la droite
Δ\DeltaΔ
 le plus proche de
M\text{M}M
.
Second cas :\(\text{M}\) n'appartient pas à la droite\(\Delta\)
Soit 
A\text{A}A
 un point de la droite 
Δ\DeltaΔ
 , distinct de 
H\text{H}H
.
Le triangle 
AMH\text{AMH}AMH
 est un triangle rectangle en 
H\text{H}H
. Son hypoténuse est
AM\text{AM}AM
.
On peut donc appliquer le théorème de Pythagore : 
AM2=AH2+MH2\text{AM}^2=\text{AH}^2 + \text{MH}^2AM2=AH2+MH2
.
Or le point
A\text{A}A
 est distinct du point 
H\text{H}H
, donc 
AH>0\text{AH}>0AH>0
, d'où 
AH2>0\text{AH}^2>0AH2>0
.
On peut ajouter, membre à membre,
MH2\text{MH}^2MH2
.
On obtient donc 
AH2+MH2>MH2\text{AH}^2+\text{MH}^2>\text{MH}^2AH2+MH2>MH2
.
D'où 
AM2>MH2\text{AM}^2>\text{MH}^2AM2>MH2
.
Les longueurs 
AM\text{AM}AM
 et 
MH\text{MH}MH
 étant positives, on a donc 
AM>MH\text{AM}>\text{MH}AM>MH
.
Ainsi, 
H\text{H}H
 est le point de la droite
Δ\DeltaΔ
 le plus proche de
M\text{M}M
.
Ou encore 
MH\text{MH}MH
 est la plus petite distance entre le point 
M\text{M}M
 et la droite 
Δ\DeltaΔ
.
Définition
Soit 
Δ\DeltaΔ
 une droite du plan et 
M\text{M}M
 un point du plan.
Soit
H\text{H}H
le projeté orthogonal du point
M\text{M}M
 sur la droite
Δ\DeltaΔ
.
La distance
MH\text{MH}MH
 est appelée distance du point 
M\text{M}M
 à la droite
Δ\DeltaΔ
.