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3e · Chapitre 9 · Géométrie

Rotation et homothétie

30 exercices corrigés

1 Rappels : les transformations déjà connues

Transformation Ce qu'elle fait
Symétrie axiale « retourne » la figure autour d'une droite (pliage)
Symétrie centrale fait faire un demi-tour à la figure autour d'un point
Translation fait glisser la figure, sans la tourner
À retenir

Ces transformations conservent les longueurs, les angles, les aires et l'alignement. La figure image est superposable à la figure de départ.

2 La rotation

Définition

La rotation de centre \(O\) et d'angle \(\alpha\) (dans un sens donné) transforme un point \(M\) en un point \(M'\) tel que :

  • \(OM' = OM\) (\(M'\) est sur le cercle de centre \(O\) passant par \(M\)) ;
  • \(\widehat{MOM'} = \alpha\), en tournant dans le sens indiqué.
90° O A B C A' B' C' Rotation de centre O, d'angle 90°, sens inverse des aiguilles d'une montre. OA' = OA et l'angle AOA' = 90°. La figure tourne sans se déformer.
Le triangle A′B′C′ est l'image du triangle ABC par la rotation de centre O, d'angle 90°, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Le sens

On précise toujours si l'on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (sens horaire) ou dans le sens inverse (sens anti-horaire).

Propriétés

Une rotation conserve les longueurs, les angles, les aires et l'alignement.

Exemple

La rotation de centre \(O\) et d'angle \(180°\) est la symétrie centrale de centre \(O\) (demi-tour).

Méthode — construire l'image d'un point \(M\)

On trace \([OM]\), on reporte l'angle \(\alpha\) avec le rapporteur dans le bon sens, puis on reporte la longueur \(OM\) au compas.

3 L'homothétie

Définition

L'homothétie de centre \(O\) et de rapport \(k\) (un nombre non nul) transforme un point \(M\) en un point \(M'\) tel que :

  • \(O\), \(M\) et \(M'\) sont alignés ;
  • \(OM' = |k| \times OM\) ;
  • si \(k > 0\), \(M'\) est du même côté que \(M\) par rapport à \(O\) ; si \(k < 0\), il est de l'autre côté.
O A B C A' B' C' Homothétie de centre O, de rapport k = 2 : OA' = 2 × OA ; A' sur [OA) longueurs × 2, aires × 4, angles conservés.
Le triangle A′B′C′ est l'image du triangle ABC par l'homothétie de centre O et de rapport 2 : c'est un agrandissement.
Propriétés

Une homothétie de rapport \(k\)

  • multiplie les longueurs par \(|k|\) et les aires par \(k^2\) ;
  • conserve les angles et l'alignement ;
  • transforme une droite en une droite parallèle.
Agrandissement ou réduction

Si \(|k| > 1\), la figure est agrandie ; si \(|k| < 1\), elle est réduite. L'homothétie de rapport \(-1\) est la symétrie centrale de centre \(O\).

🔍 Lien avec Thalès : si \(A'\) et \(B'\) sont les images de \(A\) et \(B\) par une homothétie de centre \(O\), les droites \((AB)\) et \((A'B')\) sont parallèles et on retrouve une configuration de Thalès : \(\dfrac{OA'}{OA} = \dfrac{OB'}{OB} = \dfrac{A'B'}{AB} = |k|\).

4 Reconnaître une transformation

Méthode

On observe la figure image.

  • Même orientation, juste déplacée : translation.
  • Figure « retournée » (comme dans un miroir) : symétrie axiale.
  • Figure tournée : rotation (demi-tour : symétrie centrale).
  • Figure agrandie ou réduite : homothétie.

On retrouve ces transformations dans les frises, les pavages et les rosaces.


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