Translation associée à un vecteur
Introduction
Découvrez les propriétés fondamentales des translations
Définition de la translation
Qu'est-ce qu'une translation ?
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 :
Voici comment se présente une translation dans le plan :
Propriétés des translations
Propriétés essentielles
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 :
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 \(\theta\).
Si deux droites sont parallèles, leurs images par translation sont aussi parallèles.
Construction d'une translation
Méthode de construction
4 On peut construire \(M'\) en reportant le vecteur \(\vec{u}\) à partir de \(M\)
Exemple de translation
Application pratique
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.
4 Vérification : \(\overrightarrow{MM'} = (4-1; 5-1) = (3; 4) = \vec{u}\) ✓
Translation d'une figure
Transformation de figures
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
- 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
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 :
2 Soit le point \(P(4; 5)\)
3 L'image \(P'(x'; y')\) de \(P\) par la translation de vecteur \(\vec{u}\) est :
Composition de translations
Composée de translations
La composée de deux translations de vecteurs \(\vec{u}\) et \(\vec{v}\) est une translation de vecteur \(\vec{u} + \vec{v}\).
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 :
Translation et autres transformations
Relations avec d'autres transformations
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)
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
Les motifs répétitifs dans les décorations, les pavages, les frises décoratives sont basés sur des translations.
Le mouvement rectiligne uniforme peut être modélisé comme une translation continue dans le temps.
Les translations sont utilisées pour déplacer des objets dans les programmes de dessin, les jeux vidéo et les applications 3D.
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
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
\(\vec{u} = \overrightarrow{AB} = (x_B - x_A; y_B - y_A) = (4-1; 6-2) = (3; 4)\)
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)
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.
Résumé
Points clés
La translation de vecteur \(\vec{u}\) est la transformation qui associe à chaque point \(M\) du plan le point \(M'\) tel que \(\overrightarrow{MM'} = \vec{u}\).
- Conserve les distances (isométrie)
- Conserve les angles
- Conserve le parallélisme
- Conserve les aires
- N'a aucun point invariant
Translation de vecteur \(\vec{u}(a; b)\) : \(M(x; y) \mapsto M'(x+a; y+b)\)
Conclusion
Félicitations !
Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences