Conique du triangle

En géométrie euclidienne, une conique du triangle est une conique dans le plan du triangle de référence et qui lui est associée d'une manière ou d'une autre. Par exemple, le cercle circonscrit et le cercle inscrit au triangle de référence sont des coniques du triangle. D'autres exemples sont l'ellipse de Steiner, qui est une ellipse passant par les sommets et ayant son centre au centre de gravité du triangle de référence ; l'hyperbole de Kiepert qui est une conique passant par les sommets, le centre de gravité et l' orthocentre du triangle de référence ; et les paraboles d'Artzt, qui sont des paraboles touchant deux côtés étendus du triangle de référence aux sommets du triangle.

La terminologie de conique du triangle est largement utilisée dans la littérature mais sans définition formelle ; c'est-à-dire sans formuler précisément les relations qu'une conique devrait avoir avec le triangle de référence afin de la qualifier de triangle coniqueModèle:,Modèle:,Modèle:,. Cependant, le mathématicien grec Paris Pamfilos définit une conique du triangle comme une « conique circonscrivant un triangle Modèle:Formule (c'est-à-dire passant par ses sommets) ou inscrite dans un triangle (c'est-à-dire tangente à ses côtés, éventuellement étendus)Modèle:,.» La terminologie de cercle du triangle (respectivement ellipse, hyperbole, parabole) est utilisée pour désigner un cercle (respectivement ellipse, hyperbole, parabole) associé au triangle de référence d'une certaine façon.

Même si plusieurs coniques du triangle ont été étudiées individuellement, il n'existe pas d'encyclopédie complète ni de catalogue de coniques du triangle similaire à lModèle:'Encyclopédie des centres triangulaires de Clark Kimberling ou au Catalogue of Triangle Cubics de Bernard Gibert.

Équations de coniques du triangle en coordonnées trilinéaires

L'équation d'une conique du triangle générale en coordonnées trilinéaires Modèle:Formule a la forme$$r{x}^2+s{y}^2+t{z}^2+2uyz+2vzx+2wxy=0.$$ Les équations des coniques circonscrites et inscrites au triangle ont respectivement les formes$$\begin{array}{cc}& uyz+vzx+wxy=0\\ & l^2{x}^2+m^2{y}^2+n^2{z}^2-2mnyz-2nlzx-2lmxy=0\end{array}$$

Coniques du triangle spéciales

Dans ce qui suit, quelques coniques du triangle spéciales typiques sont présentées. Dans les descriptions, les notations standards sont utilisées : le triangle de référence est toujours noté Modèle:Formule. Les angles aux sommets Modèle:Math sont notés Modèle:Math et les longueurs des côtés opposés aux sommets Modèle:Math sont respectivement Modèle:Math. Les équations des coniques sont données à partir des coordonnées trilinéaires Modèle:Formule . Les coniques sont sélectionnées pour illustrer les différentes manières dont une conique pourrait être associée à un triangle.

Cercles du triangle

Quelques cercles du triangle connus

Name	Definition	Equation	Figure
Cercle circonscrit	Cercle passant par les sommets du triangle	$\frac{a}{x}+\frac{b}{y}+\frac{c}{z}=0$	Cercle circonscrit à Modèle:Formule
Cercle inscrit	Cercle tangent aux côtés du triangle et à l'intérieur du triangle	$\pm \sqrt{x}\cos \frac{A}{2}\pm \sqrt{y}\cos \frac{B}{2}\pm \sqrt{z}\cos \frac{C}{2}=0$	Cercle inscrit de Modèle:Formule
Cercles exinscrits	Cercles tangents aux côtés du triangle et à l'extérieur du triangle	$\begin{array}{cc}\pm \sqrt{-x}\cos \frac{A}{2}\pm \sqrt{y}\cos \frac{B}{2}\pm \sqrt{z}\cos \frac{C}{2}& =0\\ \pm \sqrt{x}\cos \frac{A}{2}\pm \sqrt{-y}\cos \frac{B}{2}\pm \sqrt{z}\cos \frac{C}{2}& =0\\ \pm \sqrt{x}\cos \frac{A}{2}\pm \sqrt{y}\cos \frac{B}{2}\pm \sqrt{-z}\cos \frac{C}{2}& =0\end{array}$	Cercles inscrit et exiscrits
Cercle d'Euler (ou cercle de Feuerbach, cercle des neuf points, cercle de Terquem)	Cercle passant par les milieux des côtés, les pieds des hauteurs et les milieux des segments reliant les sommets à l'orthocentre	$\begin{array}{cc}& x^2\sin 2A+y^2\sin 2B+z^2\sin 2C-\\ & 2(yz\sin A+zx\sin B+xy\sin C)=0\end{array}$	Les neuf points
Cercle de Lemoine	Cercle passant par les intersections des côtés avec les droites parallèles à un côté passant par le point de Lemoine Modèle:Mvar.		Cercle de Lemoine du triangle ABC

Ellipses du triangle

Quelques ellipses triangulaires bien connues

Nom	Définition	Équation	Figure
Ellipse de Steiner	Conique passant par les sommets de Modèle:Formule et ayant pour centre le centre de gravité de Modèle:Formule	$\frac{1}{ax}+\frac{1}{by}+\frac{1}{cz}=0$	Ellipse de Steiner de Modèle:Formule
Ellipse inscrite de Steiner	Ellipse intérieure tangente aux milieux des côtés	$\begin{array}{cc}& a^2{x}^2+b^2{y}^2+c^2{z}^2-\\ & 2bcyz-2cazx-2abxy=0\end{array}$	Ellipse inscrite de Steiner de Modèle:Formule

Hyperboles du triangle

Quelques hyperboles triangulaires bien connues

Nom	Définition	Équation	Figure
Hyperbole de Kiepert	Si les trois triangles Modèle:Formule, Modèle:Formule, Modèle:Formule, construits sur les côtés de Modèle:Formule comme bases, sont semblables, isocèles et situés de manière similaire, alors les droites Modèle:Math concourent en un point Modèle:Mvar. Le lieu des points Modèle:Mvar est l'hyperbole de Kiepert.	$\frac{\sin (B-C)}{x}+\frac{\sin (C-A)}{y}+\frac{\sin (A-B)}{z}=0$	Hyperbole de Kiepert de Modèle:Formule. L'hyperbole passe par les sommets Modèle:Math, l'orthocentre (Modèle:Mvar) et le centre de gravité (Modèle:Mvar) du triangle.
Hyperbole de Jerabek	La conique qui passe par les sommets, l'orthocentre et le centre circonscrit du triangle de référence est connue sous le nom d'hyperbole de Jerabek. C'est toujours une hyperbole équilatère.	$\begin{array}{cc}& \frac{a(\sin 2B-\sin 2C)}{x}+\frac{b(\sin 2C-\sin 2A)}{y}\\ & +\frac{c(\sin 2A-\sin 2B)}{z}=0\end{array}$	Hyperbole de Jerabek de Modèle:Formule

Paraboles du triangle

Quelques paraboles triangulaires bien connues

Nom	Définition	Équation	Figure
Paraboles d'Artzt	Une parabole tangente en deux sommets Modèle:Mvar aux côtés Modèle:Mvar et au milieu du côté du triangle médian parallèle à Modèle:Mvar, et deux autres paraboles similaires.	$\begin{array}{cc}\frac{x^2}{a^2}-\frac{4yz}{bc}& =0\\ \frac{y^2}{b^2}-\frac{4zx}{ca}& =0\\ \frac{z^2}{c^2}-\frac{4xy}{ab}& =0\end{array}$	Paraboles d'Artzt de Modèle:Formule
Parabole de Kiepert	Soit trois triangles isocèles similaires Modèle:Formule, Modèle:Formule, Modèle:Formule sur les côtés de Modèle:Formule. Alors l' enveloppe de l' axe de perspective des triangles Modèle:Formule et Modèle:Formule est la parabole de Kiepert.	$\begin{array}{cc}& f^2{x}^2+g^2{y}^2+h^2{z}^2-\\ & 2fgxy-2ghyz-2hfzx=0,\\ & \text{avec}f=b^2-c^2,\\ & g=c^2-a^2,h=a^2-b^2.\end{array}$	Parabole de Kiepert de Modèle:Formule. La figure montre également un membre (ligne Modèle:Mvar) de la famille de droites dont l'enveloppe est la parabole de Kiepert.

Familles de coniques du triangle

Ellipses de Hofstadter

Famille des coniques de Hofstadter de Modèle:Formule

Une ellipse de Hofstadter fait partie d'une famille d'ellipses à un paramètre dans le plan de Modèle:Formule défini par l'équation suivante en coordonnées trilinéaires :$$x^2+y^2+z^2+yz[D(t)+\frac{1}{D(t)}]+zx[E(t)+\frac{1}{E(t)}]+xy[F(t)+\frac{1}{F(t)}]=0$$où Modèle:Mvar est un paramètre et$$\begin{array}{cc}D(t)& =\cos A-\sin A\cot tA\\ E(t)& =\cos B-\sin B\cot tB\\ F(t)& =\sin C-\cos C\cot tC\end{array}$$Les ellipses correspondant à Modèle:Mvar et Modèle:Formule sont identiques. Quand Modèle:Formule on a l'ellipse$$x^2+y^2+z^2-2yz-2zx-2xy=0$$et quand Modèle:Formule on a l'ellipse circonscrite$$\frac{a}{Ax}+\frac{b}{By}+\frac{c}{Cz}=0.$$

Coniques de Thomson et Darboux

La famille des coniques de Thomson comprend les coniques inscrites dans le triangle de référence Modèle:Formule ayant la propriété que les normales aux points de contact avec les côtés sont concurrentes. La famille des coniques de Darboux contient comme membres les coniques circonscrites à Modèle:Formule telles que les normales aux sommets de Modèle:Formule sont concourantes. Dans les deux cas, les points de concurrence se situent sur la cubique de DarbouxModèle:,.

Conique associée aux interceptions parallèles

Coniques associées aux interceptions parallèles

Étant donné un point arbitraire dans le plan du triangle de référence Modèle:Formule, si des lignes sont tracées passant par Modèle:Mvar parallèlement aux lignes latérales Modèle:Mvar coupant les autres côtés en Modèle:Mvar alors ces six points d'intersection se trouvent sur une conique. Si P est choisi comme le point de Lemoine, la conique résultante est un cercle appelé cercle de Lemoine. Si les coordonnées trilinéaires de Modèle:Mvar sont Modèle:Formule l'équation de la conique à six points est $$-(u+v+w{)}^2(bcuyz+cavzx+abwxy)+(ax+by+cz)(vw(v+w)ax+wu(w+u)by+uv(u+v)cz)=0$$

Coniques d'Yff

Coniques d'Yff

Les membres de la famille des coniques à un paramètre définie par l'équation$$x^2+y^2+z^2-2\lambda (yz+zx+xy)=0,$$où $\lambda$ est un paramètre, sont les coniques d'Yff associées au triangle de référence Modèle:Formule. À chaque point Modèle:Formule est associé un membre de la famille Modèle:Formule dans le plan en posant$$\lambda =\frac{u^2+v^2+w^2}{2(vw+wu+uv)}.$$La conique d'Yff est une parabole si$$\lambda =\frac{a^2+b^2+c^2}{a^2+b^2+c^2-2(bc+ca+ab)}={\lambda }_0$$C'est une ellipse si $\lambda <{\lambda }_0$ et ${\lambda }_0>\frac{1}{2}$ et c'est une hyperbole si ${\lambda }_0<\lambda <-1$ . Pour $-1<\lambda <\frac{1}{2}$, les coniques sont imaginaires.

Coniques de Rabinowitz

Conique de Rabinowitz

La famille des coniques de Rabinowitz sont liées à un point P du plan du triangle de référence Modèle:Formule. Pour la construire, on construit le point D à l'extérieur du triangle tel que Modèle:Nobr et Modèle:Nobr, puis de façon similaire les points E, F, G, H et I. Ces points sont tous sur une même conique.

Voir également

• Centre du triangle
• Droite centrale
• Coniques circonscrites et inscrites à un triangle
• Cubique du triangle
• Géométrie moderne du triangle