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Mathématiques · 1ère Année Bac — Arts appliqués

Barycentre dans le plan

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Soient $A$ et $B$ deux points du plan et $\alpha, \beta \in \mathbb{R}$ tels que $\alpha + \beta \neq 0$. Le point $G$ est le barycentre du système ${(A, \alpha), (B, \beta)}$ si : $$\alpha \overrightarrow{GA} + \beta \overrightarrow{GB} = \vec{0}$$ Pour tout point $M$ du plan, on a la relation : $\overrightarrow{MG} = \frac{\alpha \overrightarrow{MA} + \beta \overrightarrow{MB}}{\alpha + \beta}$. Si $\alpha = \beta$, $G$ est le milieu du segment $[AB]$ (isobarycentre).

Méthodes à maîtriser

  1. Construction géométrique : Utiliser la relation $\overrightarrow{AG} = \frac{\beta}{\alpha + \beta} \overrightarrow{AB}$.
  2. Calcul des coordonnées : $x_G = \frac{\alpha x_A + \beta x_B}{\alpha + \beta}$ et $y_G = \frac{\alpha y_A + \beta y_B}{\alpha + \beta}$.
  3. Réduction de somme vectorielle : Transformer $\alpha \overrightarrow{MA} + \beta \overrightarrow{MB}$ en $(\alpha + \beta) \overrightarrow{MG}$.

Exemples corrigés

Soient $A(1, 2)$ et $B(3, 0)$ avec $\alpha=1, \beta=3$. $x_G = \frac{1(1) + 3(3)}{1+3} = \frac{10}{4} = 2,5$. $y_G = \frac{1(2) + 3(0)}{1+3} = \frac{2}{4} = 0,5$. Donc $G(2,5 ; 0,5)$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier la condition $\alpha + \beta \neq 0$.
  • Inverser les coefficients dans la formule des coordonnées.
  • Confondre le barycentre avec le milieu quand les coefficients ne sont pas égaux.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Barycentre dans le plan

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Le barycentre de ${(A, 1), (B, 1)}$ est :

❓ Questions fréquentes

Que faire si alpha + beta = 0 ?

Si la somme des coefficients est nulle, le barycentre n'existe pas. Le vecteur $\alpha \overrightarrow{MA} + \beta \overrightarrow{MB}$ devient un vecteur constant (indépendant de $M$) et ne peut pas être nul.

💡 À retenir : La condition $\alpha + \beta \neq 0$ est obligatoire.

C'est quoi la différence entre un barycentre et un milieu ?

Le milieu est un cas particulier du barycentre. Si les coefficients sont égaux (ex: 1 et 1), le barycentre est le milieu. Si les coefficients sont différents, le barycentre est plus proche du point qui a le "poids" (coefficient) le plus grand.

💡 À retenir : Le barycentre est un centre d'équilibre pondéré.

Kifach n7seb l-barycentre ila kano 3andi 3 dyal n9at?

Pour trois points $A, B, C$ avec des coefficients $\alpha, \beta, \gamma$ ($\alpha+\beta+\gamma \neq 0$), le point $G$ vérifie :

  1. $\alpha \overrightarrow{GA} + \beta \overrightarrow{GB} + \gamma \overrightarrow{GC} = \vec{0}$.
  2. $x_G = \frac{\alpha x_A + \beta x_B + \gamma x_C}{\alpha + \beta + \gamma}$.

💡 À retenir : La formule se généralise simplement en ajoutant les termes.

Est-ce que le barycentre dépend du point M choisi ?

Non, le point $G$ est unique dans le plan. La relation $\overrightarrow{MG} = \frac{\alpha \overrightarrow{MA} + \beta \overrightarrow{MB}}{\alpha + \beta}$ est vraie pour n'importe quel point $M$ du plan (l'origine, $A$, ou n'importe quel point).

💡 À retenir : $G$ est fixe, seul le vecteur $\overrightarrow{MG}$ change selon $M$.

Chno hiya l-fayda dyal l-barycentre f-l-handasa?

Il sert à simplifier des sommes vectorielles complexes et à trouver des points particuliers (centre de gravité d'un triangle, par exemple). Il permet aussi de démontrer l'alignement de points.

💡 À retenir : Le barycentre simplifie les calculs de vecteurs.

Wach momkin n-l9aw l-barycentre f-l-fada2 (espace)?

Oui, la définition est la même, mais comme nous sommes dans le programme de 1ère Bac Arts Appliqués, nous nous limitons au plan.

💡 À retenir : Les formules restent identiques en ajoutant la coordonnée $z$.

Comment démontrer que trois points sont alignés avec le barycentre ?

Si tu montres que $G$ est le barycentre de $A$ et $B$, alors par définition, les vecteurs $\overrightarrow{AG}$ et $\overrightarrow{AB}$ sont colinéaires, donc $A, G$ et $B$ sont alignés.

💡 À retenir : Barycentre = Alignement.

Est-ce que je peux multiplier les coefficients par un nombre non nul ?

Oui, si $G$ est le barycentre de ${(A, \alpha), (B, \beta)}$, alors $G$ est aussi le barycentre de ${(A, k\alpha), (B, k\beta)}$ pour tout $k \neq 0$.

💡 À retenir : Les coefficients sont proportionnels.

Comment trouver les coordonnées de G sans formule ?

En utilisant la relation vectorielle $\overrightarrow{AG} = \frac{\beta}{\alpha + \beta} \overrightarrow{AB}$. Tu calcules les coordonnées du vecteur $\overrightarrow{AB}$, tu multiplies par le rapport, puis tu ajoutes les coordonnées de $A$.

💡 À retenir : La méthode vectorielle est souvent plus rapide.

Pourquoi on dit "système pondéré" ?

Parce que chaque point est affecté d'un "poids" ou "masse" (le coefficient). Le barycentre est le point d'équilibre de ce système.

💡 À retenir : Le coefficient est comme une masse physique.

Est-ce que le barycentre peut être confondu avec A ou B ?

Oui, si l'un des coefficients est nul (mais la somme doit être non nulle). Par exemple, si $\beta = 0$, alors $G = A$.

💡 À retenir : Le barycentre est alors le point dont le coefficient est non nul.

Est-ce que l'ordre des points change le barycentre ?

Non, l'ensemble ${(A, \alpha), (B, \beta)}$ est le même que ${(B, \beta), (A, \alpha)}$.

💡 À retenir : L'ordre n'a aucune importance.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soient $A(1, -2)$ et $B(3, 4)$. Déterminer les coordonnées du barycentre $G$ du système ${(A, 2), (B, 1)}$.

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Exercice 2

Soient $A$ et $B$ deux points distincts. Construire le point $G$ barycentre de ${(A, 1), (B, 3)}$.

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Exercice 3

Soient $A, B, C$ trois points du plan. Montrer que le barycentre $G$ de ${(A, 1), (B, 1), (C, 1)}$ est le centre de gravité du triangle $ABC$.

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