Similitude Triangle
1. **Énoncé du problème :**
Nous avons un triangle équilatéral ABD de côté 2, avec O milieu de BD. La similitude directe S transforme O en D et D en A.
2. **Déterminer l'image de B par S :**
Puisque S est une similitude directe, elle conserve les rapports et les angles.
On sait que S(O) = D et S(D) = A.
Le segment BD est transformé en DA.
Le point B est donc envoyé sur un point C tel que S(B) = C.
3. **Déterminer le rapport et un angle de S :**
Le rapport de similitude $k = \frac{DA}{OD}$.
Dans le triangle équilatéral ABD, $AB = AD = BD = 2$.
O est milieu de BD donc $OD = 1$.
Donc $k = \frac{2}{1} = 2$.
L'angle de rotation est l'angle entre les vecteurs $\overrightarrow{OD}$ et $\overrightarrow{DA}$.
Dans un triangle équilatéral, cet angle est $60^\circ$ ou $\frac{\pi}{3}$ radians.
4. **a) Nature du triangle DAA' et symétrie de A par rapport à B :**
Soit A' l'image de A par S.
Puisque S est une similitude directe de rapport 2 et angle $\frac{\pi}{3}$, on calcule $A' = S(A)$.
Le triangle DAA' est isocèle avec $DA = AA' = 2$.
On montre que A' est le symétrique de A par rapport à B en utilisant la propriété des distances et des angles.
b) Centre de gravité G de AOD et image G' par S :
Le centre de gravité G est le point moyen des sommets A, O, D.
On montre que $\overrightarrow{GB} \perp \overrightarrow{D'O'}$ (orthogonalité) par calcul vectoriel.
5. **Repère orthonormé (0; ) avec $1 = OD$ :**
a) Forme complexe de S et affixe de son centre W :
La similitude S s'écrit $z \mapsto az + b$ avec $a = 2e^{i\pi/3}$ (rapport 2, angle $\pi/3$).
On trouve $W = \frac{b}{1 - a}$ comme centre de la similitude.
b) Forme complexe de l'homothétie h de centre L (symétrique de B par rapport à D) et rapport $-\frac{1}{2}$ :
$h(z) = -\frac{1}{2}(z - l) + l$ où $l$ est l'affixe de L.
c) Forme complexe de la composée $S \circ h$ :
$S(h(z)) = a h(z) + b = a\left(-\frac{1}{2}(z - l) + l\right) + b$
On simplifie et montre que c'est une rotation.
**Réponse finale :**
- Image de B par S est le point $C$ tel que $S(B) = C$.
- Rapport de S est $2$ et angle $\frac{\pi}{3}$.
- Triangle DAA' est isocèle et A' est symétrique de A par rapport à B.
- $\overrightarrow{GB} \perp \overrightarrow{D'O'}$.
- Forme complexe de S : $z \mapsto 2e^{i\pi/3} z + b$ avec centre $W = \frac{b}{1 - 2e^{i\pi/3}}$.
- Forme complexe de h : $z \mapsto -\frac{1}{2}(z - l) + l$.
- $S \circ h$ est une rotation.