Édition de feuilles d'exercices

[oraux/ex1514] centrale MP 2005

1. Trouver le nombre de régions du plan délimitées par \(n\) droites en position générale.

2. Soit trois droites du plan. Étudier la fonction qui à un point du plan associe la somme des distances à ces droites.

3. Trouver le nombre de régions de l’espace délimitées par \(n\) plans en position générale.

[oraux/ex4127] mines PC 2011 Soient \(ABC\) un vrai triangle et \(T\) son intérieur. Déterminer le maximum de \(F:M\mapsto d(M,(AB))\times d(M,(BC))\times d(M,(CA))\) sur \(T\).

[concours/ex6141] centrale PC 2007 Soit \(ABC\) un vrai triangle du plan euclidien. Si \(M\) est un point de \(\mathbf{R}^2\), on note \(P\), \(Q\), \(R\) les projections orthogonales de \(M\) sur \((AB)\), \((BC)\), \((CA)\).

Que dire de \(f:M\mapsto MP+MQ+MR\) ?

[oraux/ex1581] tpe MP 2006 Soient \(A\), \(B\), \(C\) trois points non alignés du plan euclidien, \(\mathscr{T}\) le triangle plein de sommets \(A\), \(B\), \(C\) et \(f:M\in\mathscr{T}\mapsto d(M,AB)+d(M,AC)+d(M,BC)\). Déterminer \(\{M\in\mathscr{T},\ f(M)=\mathop{\mathchoice{\hbox{max}}{\hbox{max}}{\mathrm{max}}{\mathrm{max}}}\limits f\}\).

[oraux/ex1586] tpe PSI 2006 Soit \((ABC)\) un triangle du plan euclidien. Maximum et minimum sur le triangle plein de la fonction \(f\) qui à \(M\) associe le produit des distances de \(M\) aux côtés du triangle. Préciser les points où ils sont atteints.

[planches/ex7891] polytechnique, espci PC 2022 Soit \(ABC\) un triangle équilatéral, \(M\) un point intérieur à \(ABC\).

Montrer que la somme des distances de \(M\) aux trois côtés du triangle est indépendante du choix du point \(M\).

[oraux/ex1414] polytechnique 2003 Soit \(ABC\) un triangle. On définit : \[\begin{array}{rcl}f:ABC &\longrightarrow&\mathbf{R}\\ M&\longmapsto&d(M,AB)+d(M,AC)+d(M,BC).\end{array}\] Maximiser \(f\) sur le triangle.

Même question avec \(f:M\mapsto d(M,AB)\times d(M,AC)\times d(M,BC)\).

Même question avec \(f:M\mapsto\|\mathchoice{\overrightarrow{MA}}{\overrightarrow{MA}}{\scriptstyle \overrightarrow{\scriptstyle MA}}{\scriptscriptstyle \overrightarrow{\scriptscriptstyle MA}}\|+\|\mathchoice{\overrightarrow{MB}}{\overrightarrow{MB}}{\scriptstyle \overrightarrow{\scriptstyle MB}}{\scriptscriptstyle \overrightarrow{\scriptscriptstyle MB}}\|+\|\mathchoice{\overrightarrow{MC}}{\overrightarrow{MC}}{\scriptstyle \overrightarrow{\scriptstyle MC}}{\scriptscriptstyle \overrightarrow{\scriptscriptstyle MC}}\|\).

[concours/ex5316] ens lyon MP 2007 Soient \(ABC\) un vrai triangle du plan euclidien \(\mathscr{P}\). On considère l’application \(d:M\in\mathscr{P}\mapsto AM+BM+CM\).

1. Montrer que \(d\) présente un minimum. On note \(M_0\) un point en lequel ce minimum est atteint.

2. Montrer que si \(M_0\not\in\{A,B,C\}\) les angles \(\widehat{AM_0B}\), \(\widehat{BM_0C}\) et \(\widehat{CM_0A}\) valent \(120^o\) et que les angles du triangle \(ABC\) sont strictement inférieurs à \(120^o\).

3. Montrer que si \(M_0=A\) l’angle \(\widehat{BAC}\) est supérieur ou égal à \(120^o\).

4. Établir l’unicité de \(M_0\).

[concours/ex0402] ens paris MP 1996 Soit \(ABC\) un triangle du plan affine euclidien \(\mathscr{P}\). Étudier l’application \(f\) de \(\mathscr{P}\) dans \(\mathbf{R}\) : \(P\mapsto PA+PB+PC\).

[concours/ex3785] centrale M 1992 Soient \(A\), \(B\), \(C\) trois points non alignés du plan. Montrer que l’application numérique \(f\) définie en un point \(M\) du plan par : \[f(M)=AM+BM+CM\] atteint son minimum. Celui-ci est-il unique ? En donner une construction géométrique.

[concours/ex5755] mines MP 2007 Soit \(ABC\) un triangle du plan euclidien de côtés \(a\), \(b\), \(c\), de périmètre \(p\) et d’aire \(S\). Montrer : \[S\leqslant{p^2\over12\sqrt3}\quad\hbox{et}\quad S\leqslant{\sqrt3\over4}(abc)^{2/3}.\] Étudier les cas d’égalité.

[geo.affine/ex0628] Soient \(ABC\) un triangle, \(a=BC\), \(b=CA\), \(c=AB\), \(p=\displaystyle{1\over2}(a+b+c)\).

1. Calculer \(\mathop{\mathchoice{\hbox{cos}}{\hbox{cos}}{\mathrm{cos}}{\mathrm{cos}}}\nolimits\widehat A\) et \(\mathop{\mathchoice{\hbox{sin}}{\hbox{sin}}{\mathrm{sin}}{\mathrm{sin}}}\nolimits\widehat A\) en fonction de \(a\), \(b\), \(c\), \(p\).

2. En déduire la formule de Héron donnant l’aire \(S\) de \(ABC\) : \[S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}.\]

[concours/ex0817] mines MP 1997 On considère un triangle du plan d’aire \(S\) et dont les côtés sont de longueurs \(a\), \(b\) et \(c\). Montrer que \(S\leqslant\displaystyle{\sqrt3\over4}(abc)^{2/3}\).

[concours/ex0288] mines MP 1996 Soient \(a\), \(b\), \(c\) les longueurs des côtés d’un triangle et \(A\) son aire. Montrer que \(A\leqslant\displaystyle{\sqrt3\over4}(abc)^{2/3}\). Étudier le cas d’égalité.

[concours/ex2399] mines M 1995 Soit \((A,B,C)\) un triangle de demi-périmètre \(p\) et dont les côtés ont pour longueurs \(a\), \(b\), \(c\).

1. Montrer que l’aire du triangle est \(S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}\).

2. Quels sont les triangles de demi-périmètre \(p\) donné et d’aire maximale ?

[oraux/ex1657] mines MP 2009 Trouver les triangles qui à périmètre \(2p\) fixé ont une aire maximale ; calculer cette aire.

Indication : On admet que l’aire d’un triangle de côtés \(a\), \(b\), \(c\) et de demi-périmètre \(p\) est \(S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}\).

[oraux/ex1539] tpe PSI 2005 Soient \(ABC\) un triangle quelconque du plan, \(a=BC\), \(b=CA\), \(c=AB\), \(p=(a+b+c)/2\) et \(S\) l’aire euclidienne de \(ABC\).

1. Montrer que \(4b^2c^2\mathop{\mathchoice{\hbox{cos}}{\hbox{cos}}{\mathrm{cos}}{\mathrm{cos}}}\nolimits^2(\widehat A)=(a^2-b^2-c^2)^2\).

2. Montrer que : \(S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}\).

3. Montrer que \(S\leqslant\displaystyle{p^2\over3\sqrt3}\) et étudier le cas d’égalité.

[planches/ex7649] ens lyon MP 2022 On se place dans \(\mathbf{R}^2\). Les éléments de \(\mathbf{Z}^2\) sont les points entiers. On appelle polygone entier un polygone dont les sommets sont des points entiers. Montrer que l’aire d’un polygone entier est égale à \(i+\displaystyle{k\over2}-1\) où \(i\) est le nombre de points entiers à l’intérieur (strict) du polygone et \(k\) le nombre de points entiers sur le bord du polygone.

[concours/ex5315] ens paris MP 2007 Soit \(ABC\) un vrai triangle de \(\mathbf{R}^2\) dont les sommets sont dans \(\mathbf{Z}^2\). On suppose que le triangle plein \(ABC\) ne contient pas d’autre point de \(\mathbf{Z}^2\). Quelle est l’aire de \(ABC\) ?

[oraux/ex1749] ens paris 2003 Soit \(P\) un polygone convexe de \(\mathbf{R}^2\) dont les sommets sont dans \(\mathbf{Z}^2\). On note \(\partial P\) le bord de \(P\) et, pour \(S\subset\mathbf{R}^2\), \(N(S)=|S\cap\mathbf{Z}^2|\).

Donner une relation entre \(N(P)\), \(N(\partial P)\) et l’aire de \(P\).