Introduction aux fondamentaux de la géométrie au Brevet
L'exercice 2 du sujet de Brevet 2014 en Polynésie est un modèle du genre pour tout élève de troisième souhaitant consolider ses bases en géométrie plane. Ce problème s'articule autour d'une situation concrète : la sécurisation d'un mur vertical par un système d'étayage. Derrière cette application pratique de chantier se cachent les deux piliers du programme de mathématiques du collège : le Théorème de Pythagore et le Théorème de Thalès. Ces notions ne sont pas seulement des outils de calcul, elles permettent de modéliser le monde réel. Comprendre comment passer d'un schéma technique à une démonstration mathématique rigoureuse est la clé pour obtenir le maximum de points lors de l'examen final.
Analyse Méthodique de la Question 1 : Le calcul de BE
La première question nous demande de calculer la longueur de la poutre de fer [BE]. Pour aborder ce problème, il faut d'abord isoler la figure géométrique de référence. L'énoncé nous indique explicitement que les segments [AB] et [AE] sont perpendiculaires. Cette information est cruciale car elle définit la nature du triangle ABE : il s'agit d'un triangle rectangle en A. Dès que vous identifiez un triangle rectangle et que vous connaissez la mesure de deux de ses côtés, votre premier réflexe doit être d'invoquer le Théorème de Pythagore.
Dans le triangle ABE rectangle en A, l'hypoténuse est le côté [BE] (le côté opposé à l'angle droit). Selon l'égalité de Pythagore, nous avons : $BE^2 = AB^2 + AE^2$. En remplaçant par les valeurs numériques fournies dans l'énoncé, à savoir $AB = 3,5$ m et $AE = 2,625$ m, le calcul devient : $BE^2 = 3,5^2 + 2,625^2$. En effectuant les carrés, on obtient $BE^2 = 12,25 + 6,890625$, soit $BE^2 = 19,140625$. Pour trouver la valeur de BE, il faut ensuite extraire la racine carrée de ce résultat : $BE = \sqrt{19,140625} = 4,375$ m.
Il est important de noter que ce résultat tombe "juste", ce qui est souvent le cas dans les exercices de Brevet pour ne pas pénaliser l'élève sur les arrondis dans la suite du problème. N'oubliez jamais d'ajouter l'unité (mètres) dans votre conclusion pour respecter la rigueur attendue par les correcteurs.
Analyse Méthodique de la Question 2 : L'application du Théorème de Thalès
La seconde partie de l'exercice introduit une condition de parallélisme : les barres [CD] et [AE] doivent être parallèles. Cette configuration, avec des points alignés ($B, C, A$ d'une part et $B, D, E$ d'autre part) et des droites parallèles, est la signature classique du Théorème de Thalès. Ici, nous sommes dans une configuration dite "en triangle" ou "emboîtée", où le petit triangle BCD est une réduction du grand triangle BAE.
Pour calculer la distance BC, nous devons établir l'égalité des rapports de proportionnalité. D'après le théorème de Thalès, on a : $\frac{BC}{BA} = \frac{BD}{BE} = \frac{CD}{AE}$. Nous cherchons $BC$, et nous connaissons déjà $BA = 3,5$, $CD = 1,5$ et $AE = 2,625$. Nous utilisons donc l'égalité $\frac{BC}{3,5} = \frac{1,5}{2,625}$. Par un produit en croix, nous obtenons : $BC = \frac{3,5 \times 1,5}{2,625}$. Le calcul donne $BC = \frac{5,25}{2,625} = 2$ m.
Cette étape demande une grande vigilance dans la mise en place des rapports. Une erreur fréquente consiste à inverser le numérateur et le dénominateur ou à mélanger les côtés des deux triangles. Une astuce consiste à toujours placer les mesures du petit triangle en haut et celles du grand triangle correspondant en bas.
Les Pièges classiques à éviter
Plusieurs erreurs peuvent coûter des points lors de la rédaction. Premièrement, l'oubli de la citation du théorème utilisé. Un résultat correct sans l'énoncé de la propriété (Pythagore ou Thalès) est souvent lourdement sanctionné. Deuxièmement, faites attention aux unités. Si l'une des mesures avait été donnée en centimètres, il aurait fallu tout convertir en mètres avant de commencer les calculs. Enfin, vérifiez toujours la cohérence de vos résultats : dans la question 1, l'hypoténuse BE doit impérativement être plus longue que les deux autres côtés (4,375 > 3,5 et 2,625). Dans la question 2, le point C étant situé sur le segment [AB], la distance BC doit être inférieure à AB (2 < 3,5).
Conseils de Rédaction pour le jour J
Pour obtenir la note maximale, structurez votre réponse en trois temps : 'On sait que', 'D'après le théorème de', 'Donc'.
Exemple pour Pythagore :
1. On sait que le triangle ABE est rectangle en A.
2. D'après le théorème de Pythagore : $BE^2 = AB^2 + AE^2$.
3. (Calculs détaillés) ... Donc BE mesure 4,375 m.
Cette clarté permet au correcteur de suivre votre raisonnement logique même si vous faites une petite erreur de calcul à la fin. Un schéma annoté au brouillon avec les valeurs connues peut aussi vous aider à ne pas vous tromper de segment lors de l'application de Thalès.