Propriété de Pythagore et Réciproque

1 - Propriété de Pythagore

Propriété 1 : Si un triangle est rectangle, alors le carré de la longueur de l'hypoténuse est égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés du triangle.

A B C hypoténuse

Si $ABC$ est rectangle en $B$,

$$AC^2 = AB^2 + BC^2$$

Démonstration : Justification géométrique de la propriété de Pythagore

On considère un triangle rectangle dont les côtés de l'angle droit mesurent $b$ et $c$, et l'hypoténuse mesure $a$.

Figure 1 : Carré $(b+c)$ avec carrés $b^2$ et $c^2$

c² b²

$\text{Aire} = 4t + c^2 + b^2$

Figure 2 : Même carré avec carré central $a^2$

a²

$\text{Aire} = 4t + a^2$

En égalant les deux aires : $4t + c^2 + b^2 = 4t + a^2 \iff c^2 + b^2 = a^2$

Application : Calcul d'une longueur

Exemple 1 : Calcul de l'hypoténuse

Le triangle $EFG$ est rectangle en $F$ avec $EF = 3\text{ cm}$ et $FG = 4\text{ cm}$. Calculer $EG$.

E F G 3 cm 4 cm

Hypothèse : $EFG$ rectangle en $F$, hypoténuse $[EG]$.

D'après Pythagore :

$$EG^2 = EF^2 + FG^2 = 3^2 + 4^2 = 9 + 16 = 25$$ $$EG = \sqrt{25} = 5\text{ cm}$$

Conclusion : La longueur $EG$ est de 5 cm.

Exemple 2 : Calcul d'un côté de l'angle droit

Le triangle $MNP$ est rectangle en $M$ avec $MN = 2\text{ cm}$ et $NP = 6\text{ cm}$. Calculer $MP$.

N M P 2 cm 6 cm

Hypothèse : $MNP$ rectangle en $M$, hypoténuse $[NP]$.

D'après Pythagore :

$$NP^2 = MN^2 + MP^2 \iff 6^2 = 2^2 + MP^2$$ $$MP^2 = 36 - 4 = 32 \iff MP = \sqrt{32} \approx 5{,}7\text{ cm}$$

Conclusion : La longueur $MP$ est d'environ 5,7 cm.

2 - Réciproque de la propriété de Pythagore

Propriété 2 : Si, dans un triangle, le carré de la longueur du plus grand côté est égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés, alors ce triangle est rectangle.

$$\text{Si } AC^2 = AB^2 + BC^2\text{, alors le triangle } ABC \text{ est rectangle en } B.$$

Application : Démontrer qu'un triangle est rectangle

Exemple : On considère un triangle $IJK$ tel que $IJ = 6\text{ cm}$, $JK = 8\text{ cm}$ et $IK = 10\text{ cm}$. Démontrer que ce triangle est rectangle.

  • Le plus grand côté est $[IK]$ :
    $$IK^2 = 10^2 = 100$$
  • Somme des carrés des deux autres côtés :
    $$IJ^2 + JK^2 = 6^2 + 8^2 = 36 + 64 = 100$$

On constate que : $IK^2 = IJ^2 + JK^2$.

D'après la réciproque de la propriété de Pythagore :

Conclusion : Le triangle $IJK$ est rectangle en $J$.