Enoncé

La réponse est $\frac{2}{27}\, \mbox{cm}^2$.

Notons $\mbox{aire}(XYZ)$ l’aire du triangle $XYZ$. Comme $(XZ)$ est parallèle à $(YC)$, en utilisant le théorème de Thalès on a $\frac{1}{2} =\frac{AX}{XY}=\frac{AZ}{ZC}$, d’où $ZC=2AZ$. De même, en utilisant $(YZ)$ parallèle à $(BC)$, on a

$\frac{YZ}{BC}= \frac{AY}{AB}=\frac{AZ}{AC}=\frac{AZ}{AZ+ZC}=\frac{1}{2}.$

Comme les triangles $XYZ$ et $AYZ$ ont la même hauteur issue de $Z$, on a

$\frac{\mbox{aire}(XYZ)}{\mbox{aire}(AYZ)}=\frac{XY}{AY}=\frac{2AX}{AX+XY}=\frac{2AX}{3AX}=\frac{2}{3}.$

De même, les triangles $AYC$ et $ABC$ ont la même hauteur issue de $C$; par conséquent

$\frac{\mbox{aire}(AYC)}{\mbox{aire}(ABC)}=\frac{AY}{AB}=\frac{1}{3}.$

Pour finir, les triangles $AYZ$ et $AYC$ ont en commun la base $[AY]$. Notons $S$ et $T$ les pieds des hauteurs respectives de ces triangles sur cette base $[AY]$. Alors les triangles $ASZ$ et $ATC$ sont semblables puisque leurs angles sont égaux. Par suite,

$\frac{\mbox{aire}(AYZ)}{\mbox{aire}(AYC)}=\frac{SZ}{TC}=\frac{AZ}{AC}=\frac{1}{3}.$

Donc
$\mbox{aire}(XYZ)=\frac{2}{3}\mbox{aire}(AYZ)=\frac{2}{9}\mbox{aire}(AYC)=\frac{2}{27}\mbox{aire}(ABC)=\frac{2}{27}\,\mbox{cm}^2.$