Démonstration de la dernière égalité. Par la relation de Chasles sur les angles orientés,
(AB,AC)=(AB,u)+(u,AC)=arg(zC−zA)−arg(zB−zA)=arg(zB−zAzC−zA)[2π].
Le module du quotient compare deux longueurs, son argument mesure un angle.
6.2 Configurations
On pose Z=zB−zAzC−zA.
Si…
alors…
Z est réel
A, B, C sont alignés (angle 0 ou π)
Z est imaginaire pur
(AB)⊥(AC) (angle ±2π)
∣Z∣=1
AB=AC : le triangle est isocèle en A
Z=i ou Z=−i
ABC est rectangle isocèle en A
Z=ei3π ou Z=e−i3π
ABC est équilatéral
Plus généralement, pour A=B et C=D, les droites (AB) et (CD) sont parallèles si et seulement si zB−zAzD−zC est réel.
Exemple 1 (alignement).A(1+i), B(3+2i), C(5+3i). zB−zAzC−zA=2+i4+2i=2 : c'est un réel, donc A, B, C sont alignés, et AC=2AB.
Exemple 2 (nature d'un triangle).A(1), B(3+i), C(2i).
zB−zAzC−zA=2+i−1+2i=(2+i)(2−i)(−1+2i)(2−i)=5−2+i+4i−2i2=55i=i.
Donc AC=AB et (AB,AC)=2π[2π] : le triangle ABC est rectangle isocèle en A.
Exemple 3 (triangle équilatéral).O(0), B(2), C(1+i3) : zB−0zC−0=21+i3=ei3π, donc OBC est équilatéral.
6.3 Ensembles de points
Soit A et B deux points distincts et r>0.
L'ensemble des points M(z) tels que ∣z−zA∣=r est le cercle de centre A et de rayon r (car AM=r).
L'ensemble des points M(z) tels que ∣z−zA∣=∣z−zB∣ est la médiatrice de [AB] (car AM=BM).
L'ensemble des points M(z) tels que arg(z−zA)=θ[2π] est la demi-droite d'origine A, privée de A, qui fait l'angle θ avec u.
Exemple 4.∣z−1+i∣=2 s'écrit ∣z−(1−i)∣=2 : c'est le cercle de centre Ω(1−i) et de rayon 2. Attention au signe : on fait apparaître z−zΩ.
Exemple 5.∣z−2∣=∣z+2i∣ s'écrit ∣z−2∣=∣z−(−2i)∣ : c'est la médiatrice de [AB] avec A(2) et B(−2i). Avec z=x+iy, on trouve (x−2)2+y2=x2+(y+2)2, soit y=−x.