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Découverte
du nombre Pi par la méthode des polygones
inscrits
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A
I - Introduction
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Nous savons
aujourd'hui comment calculer le
périmètre d'un cercle, quand on
connaît son diamètre. Ecrire la
formule dans le cadre de gauche : on
désignera le diamètre par la lettre
d.
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Le périmètre
d'un cercle est donc .............................à
son ...........................
Archimède (287-212
av. J.C.) démontra la propriété
ci-dessus et se proposa de calculer une valeur
approchée de ce coefficient de
proportionnalité, que l'on nota ¹ par la suite (cette
lettre ne fût utilisée véritablement
qu'à partir du XVIII° siècle).
Pour se faire, il se donne
un cercle de diamètre 1, et il calcule les
périmètres des polygones réguliers
inscrits à 6, 12, 24, 48, et 96
côtés.
Les périmètres
de ces polygones donnent une succession de
valeurs............ par .................. du
périmètre de ce cercle qui, nous le savons
maintenant, est égal à
.......................
II - L'hexagone
régulier
A partir d'un point A sur un
cercle de centre O et de diamètre 1, on reporte 5
fois le rayon sur ce cercle à partir de ce point : on
obtient les points B, C, D, E et F.
1°/ Quelle est la
longueur des segments [AB], [BC],
[CD], [DE] et [EF] ?
2°/ a) Montrer que la
mesure de l'angle AOF est égale à
60°.
b) En déduire que la
longueur FA est égale au rayon.
3°/ Calculer le
périmètre de cet hexagone, et inscrire votre
résultat dans le tableau de fin
d'activité.
III - Le dodécagone
régulier
A partir de hexagone ABCDEF,
nous voulons construire un polygone régulier à
12 côtés (dodécagone régulier)
inscrit dans ce cercle de diamètre 1.
Effectuons un "zoom" au
niveau du triangle AOB. On a construit, entre A et B, un
nouveau sommet R de ce dodécagone. Les segments
[AR] et [RB] représentent deux
côtés consécutifs de ce nouveau
polygone.
1°/ a) Que
représente la droite (RO) pour le segment
[AB] ?
b) Appelons I l'intersection
de (RO) et de [AB]. Que vaut la longueur IA
?
c) Quelle est la nature du
triangle AIO ? Justifier.
2°/ Calculer
successivement les longueurs IO, RI et AR (on devra utiliser
les mémoires de sa calculatrice de manière
à obtenir des résultats aussi précis
que possible)
3°/ Calculer le
périmètre de ce dodécagone, et inscrire
votre résultat dans le tableau de fin
d'activité. (avec autant de décimales que
permet votre calculatrice)
Pour la suite de cet
activité, prenez soin de conserver en mémoire
la longueur AR : les longueurs IO et RI ne sont par contre
plus nécessaire.
IV - Les autres
polygones
De la même
manière que celle vue plus haut, on passe du
dodécagone au polygone régulier à 24
côtés. La figure ci-dessous résulte d'un
"zoom" au niveau du côté [AR] du
dodécagone.
1°/ Quelle est la
nature du triangle AMO ?
2°/ Calculer
successivement les longueurs MO, MU et UA. (utilisez les
mémoires)
3°/ Calculer le
périmètre de ce polygone, et inscrire votre
résultat dans le tableau ci-dessous.
4°/ Utiliser le
même procédé pour calculer le
périmètre des polygones inscrits à 48
et 96 côtés, en prenant soin, à chaque
fois, de faire une figure. Vous inscrirez vos
résultats dans le tableau ci-dessous.
V -
Récapitulatif
A
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