Géométrie
Agrégation · Licence 3e année · Master
Patrice Tauvel
Dunod
Avant-propos
XI
Chapitre 1 · Angles
1.1 Notations1
1.2 Généralités2
1.3 Angles non orientés4
1.4 Angles orientés de demi-droites7
1.5 Angles orientés de droites9
1.6 Généralisations12
1.7 Rotations en dimension 3
12
Chapitre 2 · Espaces affines
2.1 Structure d'espace affine15
2.2 Barycentres17
2.3 Sous-espaces affines19
2.4 Position relative de deux sous-espaces21
2.5 Homomorphismes d'espaces affines23
2.6 Exemples d'applications affines25
2.7 Le groupe affine28
2.8 Bases affines29
2.9 Paramétrages30
2.10 Repères et coordonnées33
2.11 La dimension 235
2.12 La dimension 336
2.13 Une structure affine37
2.14 Théorème fondamental38
2.15 Quelques résultats classiques
41
Chapitre 3 · Espaces affines euclidiens
3.1 Topologie et orientation47
3.2 Espaces affines normés49
3.3 Espaces affines euclidiens50
3.4 Distance de deux sous-espaces52
3.5 Autres problèmes de distance56
3.6 Quelques résultats élémentaires59
3.7 Angles de droites61
3.8 Angles de demi-droites ou de vecteurs63
3.9 Limites de droites vectorielles64
3.10 Limites de droites affines
67
Chapitre 4 · Ensembles convexes
4.1 Notations69
4.2 Convexité69
4.3 Enveloppe convexe70
4.4 Topologie des convexes72
4.5 Théorème de Motzkin76
4.6 Résultats de séparation79
4.7 Hyperplans d'appui80
4.8 Points extrémaux82
4.9 Théorème de Helly et applications
83
Chapitre 5 · Réseaux
5.1 Rappels de topologie87
5.2 Généralités89
5.3 Sous-groupes discrets et réseaux92
5.4 Domaine fondamental93
5.5 Applications des réseaux
95
Chapitre 6 · Isométries
6.1 Généralités98
6.2 Factorisations100
6.3 Produits de symétries102
6.4 Générateurs104
6.5 Points fixes et isométries106
6.6 Isométries en dimension 2108
6.7 Isométries en dimension 3
109
Chapitre 7 · Similitudes
7.1 Similitudes affines112
7.2 Similitudes et nombres complexes116
7.3 Cercles et similitudes planes
117
Chapitre 8 · Paramétrages et équations
8.1 Généralités122
8.2 Coordonnées polaires123
8.3 Coordonnées cylindriques124
8.4 Droites126
8.5 Sphères128
8.6 Cercles
129
Chapitre 9 · Divisions harmoniques
9.1 Faisceaux de droites131
9.2 Birapport132
9.3 Divisions harmoniques135
9.4 Polaires
139
Chapitre 10 · Cercles
10.1 Notations et rappels144
10.2 Propriétés angulaires145
10.3 Tangentes149
10.4 Axe radical151
10.5 Pôles et polaires
153
Chapitre 11 · Triangles
11.1 Vocabulaire et notations156
11.2 Premiers résultats158
11.3 Cas d'égalité et de similitude159
11.4 Hauteurs161
11.5 Bissectrices163
11.6 Formulaire165
11.7 Isométries des triangles168
11.8 Résultats divers
170
Chapitre 12 · Espaces projectifs
12.1 Structure d'espace projectif175
12.2 Repères projectifs177
12.3 Applications projectives179
12.4 Projections183
12.5 Homologies186
12.6 Topologie
188
Chapitre 13 · Affine et projectif
13.1 Compléments sur les espaces affines191
13.2 Complétion projective194
13.3 Structures affines et projectives197
13.4 Théorème fondamental201
13.5 Quelques résultats géométriques202
13.6 Topologie
207
Chapitre 14 · Droite projective
14.1 Birapport210
14.2 Calcul du birapport212
14.3 Divisions harmoniques215
14.4 Birapport et hyperplans217
14.5 Homographies219
14.6 Involutions
221
Chapitre 15 · Dualité dans les espaces projectifs
15.1 Notations225
15.2 Dualité226
15.3 Polarité227
15.4 Collinéations et corrélations
228
Chapitre 16 · Notions sur les coniques projectives
16.1 Notations et vocabulaire232
16.2 Coniques et images de coniques234
16.3 Classification des coniques237
16.4 Polarité et tangentes239
16.5 Coniques et homographies242
16.6 Groupe d'une conique249
16.7 Topologie
250
Chapitre 17 · Polyèdres convexes
17.1 Compléments sur les convexes252
17.2 Groupes dièdraux254
17.3 Polyèdres convexes, polytopes257
17.4 Structure des faces261
17.5 Polyèdres réguliers266
17.6 Polygones réguliers270
17.7 Polyèdres réguliers en dimension 3271
17.8 Application au groupe orthogonal
278
Chapitre 18 · Frises
18.1 Frises et groupes de frises285
18.2 Classification des groupes de frises
286
Chapitre 19 · Pavages
19.1 Notations292
19.2 Compléments sur les réseaux293
19.3 Pavages et groupes de pavage294
19.4 Propriétés des groupes de pavage295
19.5 Groupes de pavage formés de déplacements299
19.6 Cas général
302
Chapitre 20 · Propriétés affines des arcs
20.1 Rappels311
20.2 Dérivation dans un espace affine313
20.3 Arcs paramétrés314
20.4 Sous-espaces fondamentaux319
20.5 Tangentes321
20.6 Étude locale en dimension 2323
20.7 Étude locale en dimension 3326
20.8 Branches infinies327
20.9 La dimension 2329
20.10 Coordonnées polaires332
20.11 Enveloppes de droites334
20.12 Arcs géométriques337
20.13 Orientation
341
Chapitre 21 · Propriétés métriques des arcs
21.1 Applications à variation bornée343
21.2 Rectification d'un arc346
21.3 Abscisse curviligne349
21.4 Arc normal351
21.5 Courbure et torsion353
21.6 Courbure d'un arc plan358
21.7 Développées361
21.8 Parallèles et développantes362
21.9 Quelques exemples
364
Chapitre 22 · Paraboles
22.1 Définition des paraboles367
22.2 Tangentes et normales370
22.3 Résultats divers
373
Chapitre 23 · Ellipses
23.1 Définition des ellipses376
23.2 Définition focale des ellipses380
23.3 Tangentes et normales382
23.4 Résultats divers
386
Chapitre 24 · Hyperboles
24.1 Définition des hyperboles389
24.2 Définition focale des hyperboles393
24.3 Tangentes et normales396
24.4 Résultats divers
400
Chapitre 25 · Coniques
25.1 Fonctions polynomiales404
25.2 Fonctions polynomiales de degré 2407
25.3 Zéros410
25.4 Coniques euclidiennes
411
Chapitre 26 · Calcul différentiel
26.1 Introduction417
26.2 Dérivées partielles418
26.3 Applications différentiables420
26.4 Différentiabilité et dérivabilité422
26.5 Notation différentielle425
26.6 Dérivées d'ordre supérieur426
26.7 Formules de Taylor430
26.8 Extremums relatifs432
26.9 Difféomorphismes434
26.10 Inversion locale436
26.11 Fonctions implicites439
26.12 Immersions et submersions442
26.13 Extremums liés445
26.14 Courbes définies implicitement
446
Chapitre 27 · Propriétés affines des nappes
27.1 Nappes paramétrées449
27.2 Nappes géométriques450
27.3 Espace tangent453
27.4 Étude des plans tangents456
27.5 Nappes réglées461
27.6 Orientation
464
Chapitre 28 · Propriétés métriques des nappes
28.1 Notations466
28.2 Première forme fondamentale467
28.3 Seconde forme fondamentale467
28.4 Courbure et torsion471
28.5 Géodésiques474
28.6 Asymptotiques475
28.7 Lignes de courbure
476
Chapitre 29 · Notions sur les sous-variétés
29.1 Définition des sous-variétés477
29.2 Espace tangent481
29.3 Exemples
483
Chapitre 30 · Étude d'exemples
30.1 Cylindres485
30.2 Cônes487
30.3 Ensembles de révolution
490
Chapitre 31 · Description des quadriques
31.1 Fonctions polynomiales de degré 2495
31.2 Zéros498
31.3 Quadriques euclidiennes
499
Chapitre 32 · Inversion et groupe circulaire
32.1 Premières propriétés508
32.2 Images de sphères et d'hyperplans511
32.3 Inversion plane513
32.4 Groupe circulaire518
Bibliographie
523
Index
525