ANGLES ORIENT´ES - TRIGONOM´ETRIE 1 Angles orient´es

CHAPITRE VII
ANGLES ORIENT ´
ES - TRIGONOM´
ETRIE
1 Angles orient´es
1.1 Rep´erage d’un point sur le cercle trigonom´etrique
+
O I
d
C+Soit Cun cercle trigonom´etrique et dla droite tangente au cercle en I
(appel´ee droite des r´eels).
A tout nombre r´eel x, on fait correspondre un point Munique du cercle
en enroulant la droite dsur le cercle : dans le sens direct si x0, dans
le sens indirect si x < 0.xest une mesure en radians de l’arc de cercle
orient´e
IM d’origine Iet d’extr´emit´e M
1.2 Angle orient´e de deux vecteurs non nuls
+
O
u
v
C
v
u
+M
+N
D´efinition 1
Soient
u
et
v
deux vecteurs non-nuls.
Il existe un unique couple de points
(M;N)
du cercle
C
tel que
OM =
u
||
u|| et
ON =
v
||
v|| .
Les points
M
et
N
appartiennent au cercle
C
. Les deux vecteurs
u
et
v
non nuls d´efinissent un angle orient´e
(
u;
v)
dont un
repr´esentant est l’angle
(
OM;
ON)
.
Une mesure en radians de l’angle orient´e
(
u;
v)
est une
mesure de l’arc orient´e
MN
.
On a
(
u;
v) = (
OM;
ON)
.
Propri´et´e 1
Si
x
est une mesure de l’angle orient´e des vecteurs non nuls
u
et
v
alors l’ensemble de ses mesures
est
(
u;
v) = x+2kπ
o `u
kZ
. On ´ecrit aussi :
(
u;
v) = x[]
qui se lit ”
x
modulo
”.
D´efinition 2
On appelle mesure principale l’unique valeur
x0
, parmi les r´eels
x+2kπ
, appartenant `a l’intervalle
] − π;π]
.
Exemple : Donner les mesures principales des angles suivants : x1=21π
2et x2=
3.
1.3 Propri´et´es des angles orient´es
On a donc (
u;
u) = 0et (−
u;
u) = (
u; −
u) = π
Propri´et´e 2
Deux vecteurs non-nuls
u
et
v
sont colin´eaires de mˆeme sens si, et seulement
(
u;
v) = 0
.
Deux vecteurs non-nuls
u
et
v
sont colin´eaires de sens contraires si, et seulement
(
u;
v) = π
.
1
Propri´et´e 3
Relation de Chasles
Pour tous vecteurs non nuls
u
,
v
et
w
on a :
(
u;
v) + (
v;
w) = (
u;
w)
Cons´equences :
Pour tous vecteurs non nuls
u,
von a :
(
v;
u) = −(
u;
v)(
u; −
v) = (
u;
v) + π
(
u;
v) = (
u;
v) + π(
u;
v) = (
u;
v)
2 Trigonom´etrie
2.1 Cosinus et sinus
D´efinition 3
Soit
x
un r´eel quelconque
Il lui correspond un unique point
M
du cercle trigonom´etrique tel que
x
soit une mesure en radians
de
(
OA,
OM)
Le cosinus de
x
, not´e
cos x
, est l’abscisse de
M
dans le rep`ere
(O;
i;
j)
.
Le sinus de
x
, not´e
sin x
, est l’ordonn´ee de
M
dans le rep`ere
(O;
i;
j)
.
cosx et sinx sont donc respectivement
l’abscisse et l’ordonn´ee du point Mdans le
rep`ere (O;
i;
j)
On note : M(cos x;sin x)
M
x
cos x
sin x
0 A
j
i
Propri´et´e 4
cos2x+sin2x=1
16cos x61
et
16sin x61
cos(x+2kπ) = cos x
et
sin(x+2kπ) = sin x
pour tout
kZ
2.2 Valeurs remarquables
0
π
6
π
4
π
3
π
2
6
4
3
π
6
4
3
2
11π
6
4
3
1
2
2
2
3
2
0
1
2
2
2
3
2
1
2
2
2
3
2
1
2
2
2
3
2
On obtient le tableau de valeurs suivant :
α 0 π
6
π
4
π
3
π
2π
sin(x)01
2
2
2
3
21 0
cos(x)13
2
2
2
1
201
2
2.3 Cosinus et sinus d’angles associ´es
Pour tout xR,
xcos(−x) =
sin(−x) =
xcos(πx) =
sin(πx) =
xcos(π+x) =
sin(π+x) =
x
cos(π
2x) =
sin(π
2x) =
cos(π
2+x) =
sin(π
2+x) =
2.4 Fonction sinus et cosinus
2.4.1 P´eriodicit´e
On d´eduit des propri´et´es pr´ec´edentes que les fonctions x7sin xet x7cos xsont p´eriodiques de
p´eriode .
2.4.2 Courbes repr´esentatives
Les courbes repr´esentatives des fonctions sinus et cosinus s’appellent des sinuso¨ıdes. Voici en rouge,
la courbe repr´esentative de la fonction sinus, en bleu, celle de la fonction cosinus.
1
1
π
2π
π
2
π
2.4.3 D´eriv´ees
Propri´et´e 5
Les fonctions
x7sin(x)
et
x7cos(x)
sont d´erivables sur
R
et on a
(sin)(x) = cos(x)
et
(cos)(x) = sin(x).
3
3 Rep´erage polaire
+
+
O
ı
θ
r
M
C
D´efinition 4
Tout point
M
du plan distinct de l’origine
O
peut ˆetre rep´er´e par un couple de r´eels
(r;θ)
tels que
OM =r
et
(
ı ,
OM) = θ
(en radians).
(r;θ)
est un couple de coordonn´ees polaires du point
M
dans le rep`ere
(O,
ı)
.
O
est appel´e le pˆole,
r
le rayon polaire et
(O,
ı)
l’axe polaire.
Remarques :
Un point M´etant donn´e, le couple (r;θ)n’est pas unique car θest d´eni modulo . En revanche, `a un
couple (r;θ)correspond un unique point M.
Pour l’origine O, on convient que r=0et que θest quelconque.
Propri´et´e 6
Dans un rep`ere orthonorm´e direct
(O;
ı;
)
, si un point
M
distinct de
O
a pour coordonn´ees
cart´esiennes
(x;y)
et pour coordonn´ees polaires
(r;θ)
, alors :
passage des coordonn´ees cart´esiennes
aux coordonn´ees polaires :
passage des coordonn´ees polaires
aux coordonn´ees cart´esiennes :
r=px2+y2x=rcosθ
cosθ =x
r=x
px2+y2y=rsinθ
sinθ =y
r=y
px2+y2
+
+
O
ı
θ
r
M
x
y
4
1 / 4 100%

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