Théorème des 2,3,4,5,6 cercles!
Théorème de Reim ou des deux cercles
Théorème : Soit deux cercles $\mathcal C$ et $\mathcal C'$ sécants en $A$ et en $B$. Deux droites $D_A$ et $D_B$ passant respectivement par $A$ et par $B$ recoupent $\mathcal C$ et $\mathcal C'$ en respectivement $P,P'$ et $Q,Q'$. Alors les droites $(PQ)$ et $(P'Q')$ sont parallèles.
Théorème de Miquel ou des trois cercles
Théorème : Soit trois cercles $\mathcal C_1$, $\mathcal C_2$ et $\mathcal C_3$ concourants en $M$. On appelle encore
Soit $A$ un point de $\mathcal C_1$. La droite $(AB')$ recoupe $\mathcal C_2$ en $B$ et la droite $(AC')$ recoupe $\mathcal C_3$ en $C$. Alors $B,C$ et $A'$ sont alignés.
- $A'$ le deuxième point d'intersection de $\mathcal C_2$ et $\mathcal C_3$,
- $B'$ le deuxième point d'intersection de $\mathcal C_1$ et $\mathcal C_2$,
- $C'$ le deuxième point d'intersection de $\mathcal C_1$ et $\mathcal C_3$.
Théorème des quatre cercles
Théorème :
Soit deux cercles $\mathcal C$ et $\mathcal C'$ sécants en $A$ et en $B$. Soit $D_A$ une droite passant par $A$ et $D_B$ une droite passant par $B$. $D_A$ recoupe $\mathcal C$ en $P$ et $\mathcal C'$ en $P'$. $D_B$ recoupe $\mathcal C$ en $Q$ et $\mathcal C'$ en $Q'$. Soit enfin $\mathcal C''$ un cercle passant par $P$ et $Q$, et $P''$ (respectivement $Q''$) son intersection avec $D_A$ (respectivement $D_B$). Alors les points $P',Q',P'',Q''$ sont cocycliques.
Théorème des cinq cercles
Théorème :
Soit deux cercles $\mathcal C$ et $\mathcal C'$ sécants en $A$ et en $B$. Soit $D_A$ une droite passant par $A$ et $\mathcal C_B$ un cercle passant par $B$. $D_A$ recoupe $\mathcal C$ en $P$ et $\mathcal C'$ en $P'$. $\mathcal C_B$ recoupe $\mathcal C$ en $Q$ et $\mathcal C'$ en $Q'$. Soit enfin $\mathcal C''$ un cercle passant par $P$ et $Q$, et $P''$ (respectivement $Q''$) son intersection avec $D_A$ (respectivement $\mathcal C_B$). Alors les points $P',Q',P'',Q''$ sont cocycliques.
Le théorème des cinq cercles est donc une version du théorème des quatre cercles où on a remplacé une droite par un cercle.
Théorème des six cercles
Si on remplace la deuxième droite par un autre cercle, on obtient le théorème des... six cercles!
Théorème :
Soit deux cercles $\mathcal C$ et $\mathcal C'$ sécants en $A$ et en $B$. Soit $\mathcal C_A$ un cercle passant par $A$ et $\mathcal C_B$ un cercle passant par $B$. $\mathcal C_A$ recoupe $\mathcal C$ en $P$ et $\mathcal C'$ en $P'$. $\mathcal C_B$ recoupe $\mathcal C$ en $Q$ et $\mathcal C'$ en $Q'$. Soit enfin $\mathcal C''$ un cercle passant par $P$ et $Q$, et $P''$ (respectivement $Q''$) son intersection avec $\mathcal C_A$ (respectivement $\mathcal C_B$). Alors les points $P',Q',P'',Q''$ sont cocycliques.
Référence : Algèbre et Géométries, Pascal Boyer, Calvage et Mounet (excellent livre!)
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