Avis de recherche du n°190
Rappelons l’avis de recherche du numéro 190 d’octobre 2021 :
Déterminer l’ensemble des points du plan par lesquels passent deux droites perpendiculaires, l’une tangente et l’autre normale (en des points différents) à l’hyperbole $(H)$ d’équation $y = \dfrac{1}{x}$. Problème ouvert : Cette courbe fait-elle partie des courbes historiques ? |
Voici une solution à cet avis.
Soit $t$ un réel non nul.
La tangente $(T)$ à l’hyperbole $(H)$ au point $T$ d’abscisse $t$ a pour équation :
$$y = -\dfrac{1}{t^2}(x - t) + \dfrac{1}{t}$$
Soit $n$ un réel non nul. La normale $(N)$ à $(H)$ au point $N$ d’abscisse $n$ a donc comme coefficient directeur l’opposé de l’inverse de $-\dfrac{1}{n^2}$, donc $n^2$.
Mais comme $(T)$ et $(N)$ doivent être perpendiculaires,
on a donc $n^2 \times \left(-\dfrac{1}{t^2}\right) = − 1$ , donc $n^2 = t^2$.
Comme $T$ et $N$ doivent être distincts, on a donc $n = -t$.
$N$ est donc le symétrique de $T$ par rapport à l’origine $O$, ce qui est dû au fait que $(H)$ est symétrique par rapport à $O$.
Une équation de $(N)$ est $y = n^2 ( x − n ) + \dfrac{1}{n}$ donc $y = t ^2( x + t ) - \dfrac{1}{t}$.
Les coordonnées de $M$, point d’intersection de $(T)$ et de $(N)$, vérifient :
$$\left\{ \begin{array}{rcr} y & = & -\dfrac{1}{t^2}(x - t) + \dfrac{1}{t} \\ y & = & t ^2( x + t ) - \dfrac{1}{t} \end{array} \right. \quad t \in \mathbb{R}^*$$
Ce qui permet d’obtenir :
$$\left\{ \begin{array}{rcr} x & = & \dfrac{t(3 - t^4)}{t^4 + 1} \\ y & = & \dfrac{3t^4 - 1}{t(t^4 + 1)} \end{array} \right. \quad t \in \mathbb{R}^*$$
Geogebra, un outil que notre collègue Alain — initiateur de ces avis de recherche — n’hésitait pas à utiliser pour se donner des pistes et résoudre les problèmes soumis à votre sagacité, permet alors d’obtenir une représentation graphique de la courbe correspondante (en rouge) :
Reste à déterminer s’il s’agit d’une courbe historique : saurez-vous nous le dire ?
Nouvel avis de recherche
Soit $ABCD$ un carré de longueur de côté 1. Toutes les constructions suivantes se passent à l’intérieur de ce carré.
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Pour cet avis de recherche, ainsi que des compléments sur des avis précédents, écrivez-nous à l’adresse des problèmes des Chantiers.
La Régionale Île-de-France APMEP, 26 rue Duméril, 75013 PARIS