En géométrie euclidienne, les points isodynamiques du triangle sont des points associés à un triangle, telles qu'une inversion centrée en un de ces points transforme le triangle en un triangle équilatéral, et que les distances entre le point isodynamique aux sommets du triangle sont inversement proportionnelles aux longueurs des côtés opposés du triangle. Ce sont des centres du triangle, invariants par transformation de Möbius. Un triangle équilatéral n'a qu'un point isodynamique, en son centre de gravité ; les autres en ont deux. Les points isodynamiques ont d'abord été étudiés par Joseph Neuberg..

Rapports de distances Les points isodynamiques ont été à l'origine définis à partir de certaines égalités de rapports (ou, de façon équivalente, de produits) de distances entre des paires de points. Si et sont les points isodynamiques d'un triangle , alors on a . Des égalités analogues sont vérifiées pour le point . Neuberg appelle ces points "isodynamiques" en raison de cette propriété. La définition des points isodynamiques est en note de bas de page 204.. De manière équivalente, les distances , et sont inversement proportionnelles aux longueurs des côtés du triangle , et .

Les points et sont les points d'intersection des trois cercles d'Apollonius associés au triangle , les trois cercles passant par un sommet du triangle et maintenant un rapport de distances constant aux autres sommets. Ainsi, la droite est l'axe radical des trois paires de cercles d'Apollonius. La médiatrice du segment est la droite de Lemoine du triangle, qui passe par les centres des cercles d'Apollonius.

Transformations Les points isodynamiques et d'un triangle peuvent être définies par leurs propriétés après transformations du plan, et particulièrement les inversions et les transformations de Möbius (produits d'inversions multiples). L'inversion du triangle par rapport à un des points isodynamiques transforme en effet le triangle en un triangle équilatéral.. L'inversion par rapport au cercle circonscrit du triangle laisse le triangle invariant mais envoie un des points isodynamiques sur l'autre..

Plus généralement, les points isodynamiques sont invariants par transformations de Möbius : la paire non ordonnée de points isodynamiques d'une transformation de est égale à la même transformation appliquée à la paire . Plus précisément, les points isodynamiques pris individuellement sont fixes par les transformations de Möbius qui projette l'intérieur du cercle circonscrit de vers l'intérieur du cercle circonscrit du triangle transformé, et permutés par les transformations qui échangent l'intérieur et l'extérieur du cercle circonscrit.

Angles

En plus d'être les intersections des cercles d'Apollonius, chaque point isodynamique est le point d'intersection d'un autre triplet de cercles. Le premier point isodynamique est l'intersection de trois cercles passant par les paires de points , et , où chacun des trois cercles croise le cercle circonscrit du triangle pour former une lentille avec un angle au sommet . De façon similaire, le deuxième point isodynamique est l'intersection de trois cercles qui croise le cercle circonscrit pour former des lentilles avec un angle au sommet de . La discussion sur les points isodynamiques est dans les pages 138–139. Rigby les appelle « points de Napoléon », mais ceci désigne des centres du triangle différents..

Les angles formés par le premier point isodynamique avec les sommets du triangle satisfont les équations , et . De manière analogue, les angles formés par le deuxième point isodynamique vérifient , et .

Le triangle podaire d'un point isodynamique (le triangle formé en projetant orthogonalement sur les trois côtés du triangle ) est équilatéral car il est le triangle formé en réfléchissant de chaque côté du triangle.. De tous les triangles équilatéraux inscrits dans le triangle , le triangle podairel du premier point isodynamique est celui d'aire minimale..

Propriétés supplémentaires Les points isodynamiques sont sur l'axe de Brocard du triangle, et sont donc alignés avec le centre du cercle circonscrit au triangle, ainsi que son point de Lemoine.

Les points isodynamiques sont les conjugués isogonaux des deux points isogoniques du triangle, et réciproquement.

Le cercle circonscrit au triangle formé par les points isodynamiques et le centre de gravité du triangle de référence est le cercle de Parry du triangle de référence.

La cubique de Neuberg passe par les deux points isodynamiques. Voir notamment p. 498..

Si un cercle est séparé en trois arcs, le premier point isodynamique du triangle formé par les trois points de séparation est l'unique point dans le cercle tel que chacun des trois arcs a autant de chances d'être atteint par un mouvement brownien partant de ce point. Ainsi, le point isodynamique est le point pour lequel les mesures harmoniques des trois arcs sont égales..

Méthodes de construction

Le cercle d'Apollonius par le sommet du triangle peut être construit en trouvant les deux bissectrices (intérieure et extérieure) des deux angles formées par les droites et au sommet , et intersectant les bissectrices avec la droite . Le segment entre les deux points d'intersection est le diamètre du cercle d'Apollonius. Les points isodynamiques peuvent être trouvés en construisant deux de ces cercles et en repérant leurs deux points d'intersection.

Une autre construction au compas et à la règle graduée implique le symétrique du sommet par la droite (l'intersection de cercles centrés en et passant par ), et en construisant un triangle équilatéral vers l'intérieur du côté du triangle (le sommet croise les droites , construites de façon similaire, comme le premier point isodynamique. Le deuxième point isodynamique peut être construit de façon similaire mais avec les triangles équilatéraux pointant vers l'extérieur..

De façon alternative, la position du premier point isodynamique peut être calculé avec ses coordonnées trilinéaires, qui sont.

Celles du deuxième point isodynamique sont similaires mais avec un angle supplémentaire de à la place de .

Références

Liens externes

Isodynamic points X(15) and X(16) dans Encyclopedia of Triangle Centers par Clark Kimberling

Catégorie:Géométrie du triangle