Trigonométrie

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Trigonométrie : définition, méthode et exemple corrigé (3ème) – Maths PDF


En bref : La trigonométrie relie les angles aigus d’un triangle rectangle aux rapports de ses côtés grâce au sinus, au cosinus et à la tangente, ce qui permet de calculer longueurs et angles.

3èmeGéométrie plane

Définition : Trigonométrie

La trigonométrie étudie le lien entre les angles et les longueurs d’un triangle. Au collège, on se limite au triangle rectangle et à trois rapports définis pour un angle aigu \(\alpha\) :

\[\sin \alpha = \frac{\text{opposé}}{\text{hypoténuse}} \qquad \cos \alpha = \frac{\text{adjacent}}{\text{hypoténuse}} \qquad \tan \alpha = \frac{\text{opposé}}{\text{adjacent}}\]

Pour un angle donné, ces rapports ne dépendent pas de la taille du triangle. Connaissant un angle et un côté, on peut donc trouver un autre côté ; connaissant deux côtés, on peut retrouver l’angle avec les touches inverses de la calculatrice. Pour mémoriser les formules : SOH-CAH-TOA.

Comment le reconnaître

  • Un triangle rectangle est donné avec un angle aigu et une seule longueur, et l’on doit calculer une autre longueur.
  • Deux côtés d’un triangle rectangle sont connus et l’on demande la mesure d’un angle.
  • Le contexte parle de pente, de hauteur d’un arbre, de longueur d’un câble ou d’angle d’un toit.
  • Le théorème de Pythagore ne suffit pas, car l’énoncé mentionne un angle autre que l’angle droit.

La méthode

  1. Repérer l’angle utile, puis nommer pour lui l’hypoténuse, le côté opposé et le côté adjacent.
  2. Choisir le rapport qui contient la donnée et l’inconnue, sans utiliser le troisième côté.
  3. Écrire l’égalité avec les valeurs, puis résoudre : produit en croix pour une longueur, touche inverse (sin⁻¹, cos⁻¹, tan⁻¹) pour un angle.
  4. Contrôler avec le bon ordre de grandeur : un côté de l’angle droit est plus petit que l’hypoténuse.
αopposéadjacenthypoténuseSOH : sin α= opposé / hypoténuseCAH : cos α= adjacent / hypoténuseTOA : tan α= opposé / adjacent
Trois rapports pour un même angle : le choix dépend des côtés connus.

Trigonométrie : exemple corrigé

Énoncé

Le triangle \(ABC\) est rectangle en \(C\), avec \(AB = 12\) cm et \(\widehat{ABC} = 40^{\circ}\). Calculer \(AC\) et \(BC\) au dixième près.

Corrigé

L’hypoténuse est \([AB]\). Par rapport à l’angle en \(B\), le côté \([AC]\) est opposé et \([BC]\) est adjacent.

\(\sin 40^{\circ} = \frac{AC}{12}\), donc \(AC = 12 \times \sin 40^{\circ} \approx 12 \times 0{,}6428 \approx 7{,}7\) cm.

\(\cos 40^{\circ} = \frac{BC}{12}\), donc \(BC = 12 \times \cos 40^{\circ} \approx 12 \times 0{,}7660 \approx 9{,}2\) cm. Résultats : \(AC \approx 7{,}7\) cm et \(BC \approx 9{,}2\) cm.

À toi de jouer

Question 1

Un triangle rectangle a un côté opposé de 3 et un côté adjacent de 4. Quelle est la mesure de l’angle, au degré près ?

Voir la réponse

\(\tan \alpha = \frac{3}{4} = 0{,}75\), donc \(\alpha = \tan^{-1}(0{,}75) \approx 37^{\circ}\).

Question 2

Quel angle aigu a pour cosinus \(0{,}5\) ?

Voir la réponse

\(\cos^{-1}(0{,}5) = 60^{\circ}\).

Ne pas confondre Trigonométrie et Théorème de Pythagore

Le théorème de Pythagore relie les trois longueurs d’un triangle rectangle : il ne mentionne aucun angle aigu. La trigonométrie relie un angle aigu et deux longueurs. Si l’énoncé donne un angle de 40°, c’est vers elle qu’il faut aller ; s’il donne deux côtés et demande le troisième, c’est Pythagore.

Théorème de Pythagore

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