Théorème de Morley

3 - Première extension
27 triangles équilatéraux pour 27 points particuliers

   [1 - Théorème initial] [2 - Les 6 trissectrices d'un angle - Notations]
[4 - Autres triangles équilatéraux de la configuration ] [5 - Commentaires et figures finales] [6 - Compléments]
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Avec les trisectrices des angles supplémentaires

 

Les 5 premiers triangles équilatéraux

 

Le premier triangle de Morley, obtenu par les trisectrices des angles géométriques est ici le triangle de sommets A1B2, A2C1 et B1C2.

En ajoutant simplement les trisectrices d'angles de droite, c'est-à-dire celles des supplémentaires des angles du triangles, on obtient quatre triangles équilatéraux supplémentaires :

• un premier, obtenu à partir des seules trissectrices "supplémentaires".

• trois autres avec les deux types de trissectrices, du type M1N4 M2P5 N5P4 avec {M, N, P} = {A, B, C}.

On notera l'alignement de ces sommets par groupe de quatre.

 

 

 

Numéro

Sommet 1

Sommet 2

Sommet 3

Sources des trisectrices

1

A1B2

B1C2

A2C1

3

2

A4C5

A5B4

B5C4

3

3

A5B4

A4C1

B5C2

3

4

A4C5

B1C4

A5B2

3

5

B5C4

A1B4

A2C5

3

Sources de trisectrices : est à 2 si on utilise les trissectrice de deux sommets seulement, à 3 si on utilise, pour obtenir les trois points du triangle, des trissectrices issues des trois points A, B, et C. On observera en effet, dans les compléments, une particularité de ces triangles.

 

Avec toutes les trissectrices : un premier résultat remarquable

 

 

Théorème de Morley : 27 des points d'intersection des trissectrices d'un triangle quelconque se répartissent 6 par 6 sur 9 droites (3 à 3 parallèles). Ces points sont les sommets de 27 triangles équilatéraux.

On en trouvera une preuve, dans un contexte plus large dans [L p 173 à 186]. Lebesgue obtient ce résultat en calculant les pentes des droites joignant les sommets et montre ainsi que les points sont alignés six par six.

Précisons les noms des 22 nouveaux triangles :

 

  Morley02.fig (figure intermédiaire)

 

Numéro

Sommet 1

Sommet 2

Sommet 3

Sources des trisectrices

6

A1B2

A3B4

A5B6

2

7

A1B2

A2C3

B1C6

3

8

B1C2

B3C4

B5C6

2

9

B1C2

A3B2

A6C1

3

10

A2C1

A4C3

A6C5

2

11

A2C1

B3C2

A1B6

3

12

B1C6

A4C3

A5B2

3

13

B1C6

B3C2

B5C4

2

14

A3B2

B1C4

A5B2

3

15

A3B2

A5B4

A1B6

2

16

A2C3

A1B4

B5C6

3

17

A2C3

A4C5

A6C1

2

18

A1B6

B3C4

A2C5

3

19

A6C1

A3B1

B5C2

3

20

B3C2

A4C1

A5B6

3

21

A6C3

A2C5

A4C1

2

22

A6C3

B5C6

A3B4

3

23

A6C3

A3B6

B3C6

3

24

B3C6

B5C2

B1C4

2

25

B6C6

A5B6

A4C3

3

26

A3B6

A5B2

A1B4

2

27

A3B6

A6C5

B3C4

3

En liaison avec la preuve trigonométrique

On peut chercher, expérimentalement, une relation symétrique en a, b, c (les tiers des angles du triangle) pour certains côtés du triangle. Voici un exemple de ce qui peut être trouvé :

  MorleyCL.fig

 

Retour à notre problèmatique

Remarquons, pour ce qui concerne notre question, que ces 27 points se répartissent en 9 triangles équilatéraux de sommets disjoints, comme représenté par exemple ci-dessous, la solution n'étant pas unique bien entendu :

 

  Morley03.fig (figure intermédiaire)

 

La répartition de ces 9 triangles parmi les 27 points est la suivante :

Sommet 1

Sommet 2

Sommet 3

Sources des trisectrices

A3B6

B3C6

A6C3

3

A1B2

B1C2

A2C1

3

A4C5

A5B4

B5C4

3

A5B2

B1C6

A4C3

3

A6C5

A3B2

B1C4

3

A3B4

B5C2

A6C1

3

A4C1

A5B6

B3C2

2

A1B6

B3C4

A2C5

3

A2C3

A1B4

B1C6

3

Il en résulte que pour chercher à répartir les 108 points d'intersection en une partition de 36 triangles équilatéraux sans sommets communs, il convient de trouver 27 nouveaux triangles équilatéraux n'utilisant pas ces 27 sommets particuliers. C'est ce dont nous allons rendre compte dans les pages suivantes. Précisons à nouveau que ces pages ont été rédigées dans l'idée d'illustrer les possibilités d'expérimentation en géométrie avec Cabri. Des éventuelles preuves ne viendront que dans un second temps. Toutefois les classements proposés devraient simplifier la tâche de celles et ceux qui voudraient se lancer dans une preuve.

Remarque : les 27 triangles suivants sont tous de "sources des trissectrices" égal à 2, nous ne mentionnerons donc plus de point dans les pages de la partie 4.

 

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