Translation associée à un vecteur

Introduction

BIENVENUE !
TRANSLATION & VECTEURS
Vecteurs du plan et transformations géométriques

Découvrez les propriétés fondamentales des translations

Translation
Vecteurs
Géométrie

Définition de la translation

Qu'est-ce qu'une translation ?

DÉFINITION OFFICIELLE
Définition

Soit \(\vec{u}\) un vecteur du plan. La translation de vecteur \(\vec{u}\) est la transformation qui, à tout point \(M\) du plan, associe le point \(M'\) tel que :

\(\overrightarrow{MM'} = \vec{u}\)
Autrement dit : Le point \(M'\) est l'image de \(M\) par la translation de vecteur \(\vec{u}\) si et seulement si \(\overrightarrow{MM'} = \vec{u}\)
Représentation visuelle

Voici comment se présente une translation dans le plan :

Si \(\vec{u} = \overrightarrow{AB}\), alors \(M' = t_{\vec{u}}(M)\) vérifie \(\overrightarrow{MM'} = \overrightarrow{AB}\)

Propriétés des translations

Propriétés essentielles

PROPRIÉTÉS FONDAMENTALES
Conservation des distances

La translation conserve les longueurs, c'est-à-dire que si \(A'\) et \(B'\) sont les images respectives de \(A\) et \(B\) par une translation, alors :

\(AB = A'B'\)
Conservation des angles

La translation conserve les mesures des angles, donc si deux droites se coupent en un angle \(\theta\), leurs images par translation se coupent aussi en un angle \(\theta\).

Conservation du parallélisme

Si deux droites sont parallèles, leurs images par translation sont aussi parallèles.

Construction d'une translation

Méthode de construction

ÉTAPES DE CONSTRUCTION
Étape 1 : Identifier le vecteur de translation
1 Soit \(\vec{u}\) le vecteur de translation donné par ses coordonnées ou par deux points \(A\) et \(B\) tels que \(\vec{u} = \overrightarrow{AB}\)
Étape 2 : Placer le point d'origine
2 Soit \(M\) le point à translater
Étape 3 : Construire l'image
3 Le point \(M'\) image de \(M\) par la translation de vecteur \(\vec{u}\) est tel que \(\overrightarrow{MM'} = \vec{u}\)
4 On peut construire \(M'\) en reportant le vecteur \(\vec{u}\) à partir de \(M\)

Exemple de translation

Application pratique

EXEMPLE CONCRET
Situation

Soit \(A(2; 3)\) et \(B(5; 7)\). On considère la translation de vecteur \(\vec{u} = \overrightarrow{AB}\). Trouver l'image du point \(M(1; 1)\) par cette translation.

Solution
1 Calcul du vecteur \(\vec{u}\) :
\(\vec{u} = \overrightarrow{AB} = (5-2; 7-3) = (3; 4)\)
2 Calcul de l'image \(M'\) de \(M(1; 1)\) :
\(M'(x'; y')\) avec \(x' = x_M + u_x = 1 + 3 = 4\) et \(y' = y_M + u_y = 1 + 4 = 5\)
3 Donc \(M'(4; 5)\) est l'image de \(M(1; 1)\) par la translation de vecteur \(\vec{u}(3; 4)\)
4 Vérification : \(\overrightarrow{MM'} = (4-1; 5-1) = (3; 4) = \vec{u}\) ✓

Translation d'une figure

Transformation de figures

TRANSLATION D'UN POLYGONE
Méthode

Pour translater une figure, on applique la translation à chacun de ses sommets :

  • 1 Identifier tous les sommets de la figure
  • 2 Appliquer la translation à chaque sommet
  • 3 Relier les nouveaux points dans le même ordre
PROPRIÉTÉS CONSERVÉES
Caractéristiques de la figure translatée
  • 1 La figure translatée est superposable à la figure initiale (isométrique)
  • 2 Les côtés correspondants sont parallèles et de même longueur
  • 3 Les angles sont conservés
  • 4 L'aire de la figure est conservée

Coordonnées et translation

Formules analytiques

FORMULE DE TRANSLATION
Dans un repère orthonormé

Soit \(t_{\vec{u}}\) la translation de vecteur \(\vec{u}(a; b)\). Si \(M(x; y)\) est un point du plan, alors son image \(M'(x'; y')\) par cette translation a pour coordonnées :

\(\begin{cases} x' = x + a \\ y' = y + b \end{cases}\)
APPLICATION PRATIQUE
Exemple de calcul
1 Soit le vecteur \(\vec{u}(2; -3)\)
2 Soit le point \(P(4; 5)\)
3 L'image \(P'(x'; y')\) de \(P\) par la translation de vecteur \(\vec{u}\) est :
\(x' = 4 + 2 = 6\) et \(y' = 5 + (-3) = 2\)
4 Donc \(P'(6; 2)\)

Composition de translations

Composée de translations

PROPRIÉTÉ FONDAMENTALE
Composée de deux translations

La composée de deux translations de vecteurs \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) est une translation de vecteur \(\vec{u} + \vec{v}\).

\(t_{\vec{v}} \circ t_{\vec{u}} = t_{\vec{u}+\vec{v}}\)
EXEMPLE
Application de la propriété
1 Soit \(t_{\vec{u}}\) la translation de vecteur \(\vec{u}(2; 3)\)
2 Soit \(t_{\vec{v}}\) la translation de vecteur \(\vec{v}(-1; 4)\)
3 Alors \(t_{\vec{v}} \circ t_{\vec{u}}\) est la translation de vecteur :
\(\vec{u} + \vec{v} = (2; 3) + (-1; 4) = (1; 7)\)
4 Cette composition est commutative : \(t_{\vec{v}} \circ t_{\vec{u}} = t_{\vec{u}} \circ t_{\vec{v}}\)

Translation et autres transformations

Relations avec d'autres transformations

DIFFÉRENCE AVEC SYMÉTRIES
Translation vs Symétrie centrale

Contrairement à la symétrie centrale, la translation ne change pas l'orientation des figures :

  • 1 La translation préserve l'orientation (figure identique mais déplacée)
  • 2 La symétrie centrale inverse l'orientation (figure retournée)
  • 3 La translation n'a pas de point invariant (aucun point fixe)
AUTRES RELATIONS
Translation et rotation

La translation est une transformation plus simple que la rotation car elle ne modifie pas l'orientation des figures. Elle est souvent utilisée comme base pour comprendre d'autres transformations.

Applications concrètes

Utilisations dans la vie courante

DOMAINES D'APPLICATION
Architecture et design

Les motifs répétitifs dans les décorations, les pavages, les frises décoratives sont basés sur des translations.

Physique

Le mouvement rectiligne uniforme peut être modélisé comme une translation continue dans le temps.

Informatique graphique

Les translations sont utilisées pour déplacer des objets dans les programmes de dessin, les jeux vidéo et les applications 3D.

EXEMPLE RÉEL
Pavage du plan

Les carreaux de sol, les motifs de papier peint, les structures cristallines utilisent des translations pour créer des motifs répétitifs.

Exercice d'application

Problème complet

ÉNONCÉ
Question

On considère les points \(A(1; 2)\), \(B(4; 6)\) et \(C(3; 1)\) dans un repère orthonormé.

1. Calculer les coordonnées du vecteur \(\vec{u} = \overrightarrow{AB}\).

2. Tracer le triangle ABC et construire son image A'B'C' par la translation de vecteur \(\vec{u}\).

3. Calculer les coordonnées des points A', B' et C'.

4. Vérifier que les triangles ABC et A'B'C' ont la même aire.

Solution de l'exercice

Correction détaillée

QUESTION 1 : COORDONNÉES DU VECTEUR
Calcul de \(\vec{u} = \overrightarrow{AB}\)

\(\vec{u} = \overrightarrow{AB} = (x_B - x_A; y_B - y_A) = (4-1; 6-2) = (3; 4)\)

\(\vec{u} = (3; 4)\)
QUESTIONS 2 & 3 : IMAGES DES POINTS
Calcul des images par la translation

La translation de vecteur \(\vec{u}(3; 4)\) transforme \(M(x; y)\) en \(M'(x+3; y+4)\).

1 Image de A(1; 2) : A'(1+3; 2+4) = A'(4; 6)
2 Image de B(4; 6) : B'(4+3; 6+4) = B'(7; 10)
3 Image de C(3; 1) : C'(3+3; 1+4) = C'(6; 5)
A'(4; 6), B'(7; 10), C'(6; 5)
QUESTION 4 : VÉRIFICATION DE L'AIRE
Conservation de l'aire

La translation est une transformation qui conserve les distances et les angles, donc elle conserve aussi les aires. Ainsi, les triangles ABC et A'B'C' ont la même aire.

La translation conserve l'aire des figures !

Résumé

Points clés

DÉFINITIONS ESSENTIELLES
Translation

La translation de vecteur \(\vec{u}\) est la transformation qui associe à chaque point \(M\) du plan le point \(M'\) tel que \(\overrightarrow{MM'} = \vec{u}\).

Propriétés de la translation
  • Conserve les distances (isométrie)
  • Conserve les angles
  • Conserve le parallélisme
  • Conserve les aires
  • N'a aucun point invariant
Formules analytiques

Translation de vecteur \(\vec{u}(a; b)\) : \(M(x; y) \mapsto M'(x+a; y+b)\)

La translation est une transformation fondamentale en géométrie !

Conclusion

Félicitations !

FÉLICITATIONS !
MAÎTRISE DES TRANSLATIONS
Vous comprenez maintenant la translation associée à un vecteur !

Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences

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