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5e · Espace et Géométrie · 5G2

Cours et exercices corrigés de 5e : Symétrie centrale : constructions et propriétés

Rappel symétrie axiale, définition du centre de symétrie, constructions de symétriques et propriétés de conservation (longueurs, angles, parallélisme, aires).

Objectifs du chapitre

Le cours

1. Définition

Dire que A′A' est le symétrique de AA par rapport à OO signifie que OO est le milieu du segment [AA′][AA'].

A A' O Demi-tour de 180° O est le milieu de [AA']
  • Faire la symétrie de centre OO, c'est faire tourner la figure d'un demi-tour (180∘180^\circ) autour de OO.
  • Le symétrique du centre OO est le point OO lui-même.

2. Images des figures et propriétés de conservation

  • L'image d'un segment est un segment de même longueur.
  • L'image d'une droite est une droite parallèle (confondue si la droite passe par OO).
  • L'image d'un cercle de centre CC et de rayon rr est le cercle de centre C′C' (symétrique de CC) et de même rayon.
  • La symétrie centrale conserve les longueurs, les mesures d'angles, l'alignement, les périmètres et les aires : la figure image est superposable à la figure de départ.
A B C O A' B' C' (AB) // (A'B') et AB = A'B'

3. Centre de symétrie d'une figure

Un point OO est centre de symétrie d'une figure si le symétrique de cette figure par rapport à OO est la figure elle-même (après un demi-tour, elle se superpose à elle-même).

  • Le cercle : son centre. Le segment : son milieu.
  • Le parallélogramme, le rectangle, le losange et le carré : le point d'intersection de leurs diagonales.
  • Les lettres N, S, Z, H, O, X ont un centre de symétrie.
  • Un triangle n'a jamais de centre de symétrie.

4. Symétrie axiale ou symétrie centrale ?

Symétrie axialeSymétrie centrale
Élément de référenceune droite (d)(d)un point OO
Mouvementpliage (retournement)demi-tour
Un point AA et son image A′A'(d)(d) est la médiatrice de [AA′][AA']OO est le milieu de [AA′][AA']
Image d'une droiteune droite (pas forcément parallèle)une droite parallèle
Les deux symétries conservent les longueurs, les angles et les aires.

À retenir

  • A′A' symétrique de AA par rapport à OO ⟺\Longleftrightarrow OO est le milieu de [AA′][AA'].
  • Une droite et son image sont parallèles.
  • Longueurs, angles et aires sont conservés.

Méthodes et exemples rédigés

Méthode : Construire le symétrique d'un point A

Exemple

Construire A' symétrique de A par rapport à O.

A O A' Report au compas : OA = OA'
  1. Étape 1 : Tracer la demi-droite [AO)[AO) : le point A′A' sera de l'autre côté de OO.

  2. Étape 2 : Avec le compas, reporter la longueur OAOA à partir de OO sur cette demi-droite : on obtient A′A' avec OA′=OAOA' = OA.

  3. Étape 3 : Coder les longueurs égales OA=OA′OA = OA' : OO est le milieu de [AA′][AA'].

Méthode : Construire un symétrique sur quadrillage

Exemple

Sur un quadrillage, le point AA est situé 33 carreaux à droite et 22 carreaux au-dessus du centre OO. Placer son symétrique A′A'.

  1. Étape 1 : On décrit le trajet de OO vers AA : 33 carreaux vers la droite, 22 carreaux vers le haut.

  2. Étape 2 : On fait le trajet inverse à partir de OO : 33 carreaux vers la gauche, 22 carreaux vers le bas. On place A′A'.

  3. Vérification : AA, OO et A′A' sont alignés et OO est le milieu de [AA′][AA'].

Méthode : Construire le symétrique d'un cercle

Exemple

Construire le symétrique, par rapport au point OO, du cercle C\mathcal{C} de centre CC et de rayon 2 cm2\text{ cm}.

  1. Étape 1 : Il suffit de construire le symétrique du centre : on place C′C' tel que OO soit le milieu de [CC′][CC'].

  2. Étape 2 : La symétrie conserve les longueurs, donc le rayon reste 2 cm2\text{ cm}.

  3. Étape 3 : On trace le cercle de centre C′C' et de rayon 2 cm2\text{ cm}.

Pièges fréquents

Questions de révision

Essaie de répondre de tête avant d'afficher la réponse.

Si A′A' est le symétrique de AA par rapport à OO, que vaut la distance OA′OA' ?

OA′=OAOA' = OA car OO est le milieu de [AA′][AA'].

Quel rôle joue le centre de symétrie OO pour tout point MM et son symétrique M′M' ?

Le point OO est le milieu du segment [MM′][MM'].

Quelle est l'image d'un angle de 50° par symétrie centrale ?

Un angle de 50° (la symétrie centrale conserve la mesure des angles).

Quelle est l'image d'une droite (d)(d) par une symétrie centrale ?

Une droite (d′)(d') qui est parallèle à (d)(d).

À quel mouvement correspond une symétrie centrale ?

À un demi-tour, c'est-à-dire une rotation de 180∘180^\circ autour du centre.

Quel est le centre de symétrie d'un parallélogramme ?

Le point d'intersection de ses diagonales.

Un triangle peut-il avoir un centre de symétrie ?

Non, jamais.

Exercices corrigés

Exercice 1 Définition de la symétrie centrale

Palier 1 · découverte

Si le point BB est le symétrique du point AA par rapport au point OO, que peut-on affirmer ?

  1. Le point O est le milieu du segment [AB]
  2. Le point A est le milieu du segment [OB]
  3. Les droites (AB) et (AO) sont perpendiculaires
  4. Le segment [AB] mesure la moitié de [OA]
Un indice

La symétrie centrale est un demi-tour autour du centre O.

Voir la correction

Bonne réponse : A. Le point O est le milieu du segment [AB]

Exact : par définition de la symétrie de centre O, O est le milieu du segment formé par le point et son image.

Par définition, OO est le milieu du segment [AB][AB].

Exercice 2 Conservation des longueurs

Palier 2 · application

Un segment [AB][AB] mesure 7,5 cm7,5\text{ cm}. Par la symétrie centrale de centre OO, quelle est la longueur de son symétrique [A′B′][A'B'] en cm ?

Un indice

La symétrie centrale conserve les longueurs.

Voir la correction

Réponse attendue : 7.5

La symétrie centrale est une isométrie : elle conserve les distances, donc A′B′=AB=7,5 cmA'B' = AB = 7,5\text{ cm}.

Exercice 3 Conservation des angles et des aires

Palier 3 · approfondissement

Un triangle a une aire de 18 cm218\text{ cm}^2 et possède un angle de 52∘52^\circ. Quelles sont l'aire et la mesure de l'angle homologue dans le triangle symétrique ?

  1. Aire = 18 cm² et angle = 52°
  2. Aire = 36 cm² et angle = 104°
  3. Aire = 9 cm² et angle = 26°
  4. Aire = 18 cm² et angle = 128°
Un indice

La symétrie centrale ne déforme pas les figures.

Voir la correction

Bonne réponse : A. Aire = 18 cm² et angle = 52°

Exact : la symétrie centrale conserve les angles et les aires.

La symétrie centrale conserve les mesures d'angles et les aires, donc l'aire reste 18 cm218\text{ cm}^2 et l'angle 52∘52^\circ.

Exercice 4 Défi : Centre de symétrie d'un quadrilatère

Palier 4 · défi

Un quadrilatère possède un centre de symétrie qui est le point d'intersection de ses diagonales. Il s'agit obligatoirement d'un...

  1. Parallélogramme
  2. Trapèze quelconque
  3. Cerf-volant
  4. Triangle
Un indice

Les côtés opposés sont symétriques et donc parallèles et de même longueur.

Voir la correction

Bonne réponse : A. Parallélogramme

Exact : tout quadrilatère ayant un centre de symétrie est un parallélogramme.

Un quadrilatère qui admet un centre de symétrie est un parallélogramme.