Démontrer un parallélogramme
Énoncé
Soit A(-2 ; 1), B(3 ; 3), C(4 ; 6) et D(-1 ; 4).
Démontrer que ABCD est un parallélogramme. Est-ce un rectangle ?
Indice : Pour le parallélogramme, montre que AB = DC. Pour le rectangle, vérifie que deux côtés consécutifs sont perpendiculaires (produit scalaire nul ou Pythagore).
Correction
- Étape 1 : Deux questions, deux critères différents. Le premier est vectoriel ; le second se traite par les diagonales.
Les deux critères utiles ici :
ABCD est un parallélogramme AB = DC
Un parallélogramme est un rectangle ses diagonales ont la même longueur
👉 Le second critère est celui du collège, et il est entièrement calculable avec la formule de distance : il suffit de comparer AC et BD. Nul besoin d'un outil sur les angles — et c'est heureux, car on n'en a pas encore en Seconde.
ℹ️ Une autre voie existe : appliquer le théorème de Pythagore à un triangle formé par deux côtés et une diagonale. Elle est donnée en contre-épreuve à la fin.
- Étape 2 : Le parallélogramme. Avec A(-2\,;\,1), B(3\,;\,3), C(4\,;\,6) et D(-1\,;\,4) :
ABpmatrix 3-(-2) 3-1 pmatrix = pmatrix 5 2 pmatrix
DCpmatrix 4-(-1) 6-4 pmatrix = pmatrix 5 2 pmatrix
Les deux vecteurs sont égaux, donc
[formule]
AB = DC ABCD parallélogramme
- Étape 3 : Est-ce un rectangle ? On compare les longueurs des deux diagonales, [AC] et [BD] :
AC = (4-(-2))^2 + (6-1)^2 = 36 + 25 = 61 7{,}81
BD = (-1-3)^2 + (4-3)^2 = 16 + 1 = 17 4{,}12
[formule]
Les diagonales n'ont pas la même longueur, donc ABCD n'est pas un rectangle.
👉 L'écart est d'ailleurs considérable (7,8 contre 4,1) : le parallélogramme est très « aplati », loin d'un rectangle.
AC = 61 17 = BD pas un rectangle
- Étape 4 : Contre-épreuve par Pythagore. Si l'angle en A était droit, le triangle ABD vérifierait AB^2 + AD^2 = BD^2.
AB^2 = 5^2 + 2^2 = 29
AD^2 = (-1-(-2))^2 + (4-1)^2 = 1 + 9 = 10
BD^2 = 17
AB^2 + AD^2 = 29 + 10 = 39 17
L'angle en A n'est donc pas droit — même conclusion, par une voie indépendante ✓
👉 Deux méthodes qui concordent valent mieux qu'une seule : c'est le meilleur contrôle possible.
- Étape 5 : L'erreur classique :
Chercher à conclure sur l'angle droit sans outil, en se fiant à l'allure de la figure.
En Seconde, il n'existe que deux voies pour établir qu'un angle est droit à partir de coordonnées : les diagonales (pour un parallélogramme) ou Pythagore (sur un triangle). Le produit scalaire, qui répondrait directement, n'arrive qu'en Première.
À retenir :
[formule]
[formule]
[formule]
👉 Ces trois critères se calculent tous avec la seule formule de distance.