8
103
Trigonométrie et problèmes
Chapitre
1. Page d’ouverture
Énigme
a = 4 × π
6 = 2π
3
b = 1
3 × π
6 = π
18
L’angle formé par les deux aiguilles
est 2π
3 + π
18 =
13π
18 , soit 130°.
Énigme
tan a = 0,126
a 0,125 rad
sin
a
2 = 400
R,
R = 400
sin
a
2
6 387 km.
2. Vérifier les acquis
11
J
O60°
135°
A
B
I
π
3
3π
4
22
a)
2
11
6 6
π π π
- - =
c m
donc
6
π
et
6
11
π
-
ont le
même point image sur .
b) 1 3
8 8
3
2
π π π
- = - donc et
8 8
13
π π
n’ont pas le même
point image sur .
c)
donc et
4 4
11 3
4 4
11
π π
π
π π
- - = - -
n’ont pas le me
point image .
33
a)
4
3
π
- + k2π où k .
b) Il s’agit du nombre réel
- .
44
a) cos
3 2
1
π
= b) cos
π
6
( )
=3
2
c) cos
7π
3 = cos
π
3=1
2
9
84
α
β
S
α
S’
12,6 cm
B
1 m
AB
O
R
400
55
a) sin
4 2
2
π= b) sin 4 2
2
π
- = -
c m
.
c) sin sin
13
66 2
1
π π
= =
66
a) b)
c)
3. Activités d’approche
11
a) L’amer C est relevé à 50° et l’amer P à 320°.
b) L’angle PBC
a pour mesure 40 + 50 = 90°.
22
a) La longueur du cercle est égale à 2π.
b) AOB
intercepte un arc de π
180
× 90 = π
2 ;
AOC
intercepte un arc de π
180
× 30 = π
6 ;
AOD
intercepte un arc de π
180
× 120 = 2π
3.
c) On a le tableau de proportionnalité :
Mesure en degrés de
AOM
180 ° a
Longueur de l’arc π
Donc :
a = π
180
et = π
180
× a.
J
O
AB
I
4π
3
π
3
2
3
J
O
A
B
I
π
3
1
2
π
3
J
O
A
B
I
π
2
π
2
P
N N
N
B
C
32° 31°
CHAP08.indd 103 18/07/11 11:58
104
d)
Mesure en degrés de
AOM
30 ° 45 ° 60° 90°
Mesure en radians de
AOM
π
6
π
4
π
3
π
2
4. Accompagnement personnalisé
11
22
a) sin
π
2 = 1 b) cosπ = –1 c) cos 0 = 1
d) sin
3π
2 = –1 e) cos
π
2 = 0
33
(DA;DC) =
π
2; (AE;AD) = –
π
3.
(BD;CD) = (BD;BA) =
π
4.
(DB;DE) = (DB;DA) + (DA; DE)
=
π
4
( )
+ π
3
( )
= –
7π
12
44
a) (OE;OD) = –
2π
5 b) (OA;OC) =
4π
5.
c) (BO;AB) = (BO;BA) + π =
3π
10 + π =
13π
10 .
d) (DE;AB) = (DE;EA) + (EA;AB)
=
2π
5+2π
5=4π
5
55
1. sin
π
6
( )
= –sin
π
6 = –
1
2
cos
ππ
6
( )
= –cos
π
6 = –
3
2
sin
ππ
6
( )
= sin
π
6 =
1
2
2. a) cos (π + x) = –cos x ; sin (π + x) = –sin x
b) cos
π
2x
( )
= sinx ; sin
π
2x
( )
= cosx
c) cos
π
2+x
( )
= –sin x ; sin
π
2+x
( )
= cosx
66
a) cos (–x) = cos x =
4
5
sin (–x) = –sin x = –
3
5
b) cos (πx) = –cos x = –
4
5
sin (πx) = sin x =
3
5
c) cos (π + x) = –cos x = –
4
5
sin (π + x) = –sin x = –
3
5
d) cos
π
2x
( )
= sin x =
3
5
sin
π
2x
( )
= cos x =
4
5
J
OI
π
4
2
2
2
2
OI
π
3
π
6
2
3
2
3
2
1
2
1
c c
c
c
c c c c
c c c c c c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
c
e) cos
π
2+x
( )
= –sin x = –
3
5
sin
π
2+x
( )
= cosx =
4
5
77
Léa donne une valeur approchée de l’une des
solutions.
Dans ]–π ; π], l’équation sin x =
1
2 a deux solutions:
5π
6 et –
π
6.
88
Gaspard a oublié de mettre sa calculatrice en mode
radians.
Dans ]–π ; π], l’équation sin x =
2
2
a deux
solutions: –
π
4 et –
3π
4.
5. Exercices de base
99
π
J
I
O
5
2
π
3
π
4
π
4
3π
6
5π
1010
a)π
3 + 2π = 5π
3 et – π
3 – 2π = – 7π
3.
b) 2π
3 + k 2π avec k
.
1111
a) π
6 13π
6 = 2π, π
6 et 13π
6 ont le même point
image sur .
b) π
4 11π
4 = 3π, π
4 et 11π
4 n’ont pas le même
point image sur .
c) π
3 113π
3 = 4π, π
3 et 13π
3 ont le même point
image sur .
1212
a) π
9 rad b) 165°
1313
a) π
6 b) π
4 c) π
3 d) 3π
4
1414
a) 90 ° b) 180 ° c) 150 ° d) 270
π
°
1515
a) AOP
= 180 × t
6 = 30 × t en degrés.
AOP
= π × t
6 en radians.
b)
AOP
= 180 × (12 – t)
6 = 30 (12 – t) en degrés.
AOP
= π (12 – t)
6 en radians.
1616
A est l’image de π
4, B l’image de 3π
4, C l’image
de 5π
4 et D l’image de 7π
4.
104
CHAP08.indd 104 18/07/11 11:58
105
1717
1.
2. a) (OA ; OB) = π
3 b) (OD ; OA) = π
6
c) (OB ; OC) = 3π
4 π
3 = 5π
12.
1818
a) (IA ; ID) = – π
2
b) (IB ; ID) = π
c) (IB ; CI) = (IB ; IA) = – π
2
1919
a) (OD ; OE) = π
3 b) (OF ; OD) = – 2π
3
c) (BO ; OA) = (OE ; OA) = 2π
3
d) (BC ; DE) = (FE ; DE) = 2π
3
2020
a) • OA = 2 et (OI ; OA) = π
2
• OB = 3 et (OI ; OB) = 3π
4
• OC = 5 et (OI ; OC) = 5π
4
• OD = 3 et (OI ; OD) = 3π
2
• OE = 4 et (OI ; OE) = 7π
4
b)
2121
Il s’agit de l’écriture b) car
47π
12 = 2 × 2π π
12 et – π π
12 π.
2222
a) 5π
4 = – 3π
4 + 2π et – π 3π
4 π.
b)4π
3 = 2π
3 – 2π et – π 2π
3 π.
c)10π
3 = 2π
3 – 4π et – π 2π
3 π.
2323
a) 135π = π + 67 × 2π et – π π π.
b)
185π
6 = 5π
6 + 15 × 2π et π 5π
6 π.
c) 17π
13 = – 9π
13 + 2π et π 9π
13 π.
O
D
A
B
C
c c c c
c c
c c
c c
c c c c
c c c c
c c c c
c c c c
c c
c c
c c
c c
c c
O4
F
J
I
2424
a) (v ; u) = – (u ; v) = π
6.
b) (–u ; –v) = (u ; v) = – π
6.
c) (u ; –v) = (u ; v) + π = 5π
6.
2525
(AC ; AD) = (AC ; AB) + (AB ; AD)
= π
12 + 5π
12
= π
2.
Donc le triangle ACD est rectangle en A.
2626
(AB ; DE) = (AB ; BC) + (BC ; CD) + (CD ; DE)
Or (AB ; DE) = 0, (AB ; BC) = π
3, (BC ; CD) = 6π
5,
donc (CD ; DE) = – π
3 6π
5 = 23π
15 ou 7π
15.
Alors (DE ; DC) = π 7π
15 = 8π
15.
2727
a) cos 5π
3 = 1
2, sin 5π
3 = –
3
2.
b) cos 1 5π
6 = –
3
2, sin1 5π
6 = – 1
2.
c) cos 1 3π
4 = –
2
2, sin1 3π
4 = –
2
2.
d) cos 13π
6 =
3
2, sin
13π
6 = 1
2.
2828
a) cos 9π
4 =
2
2, sin 9π
4 =
2
2.
b) cos 11π
6 =
3
2, sin 11π
6 = – 1
2.
c) cos 71π
3 = 1
2, sin 71π
3 = –
3
2.
d) cos 1 5π
4 = –
2
2, sin 1 5π
4 =
2
2.
2929
1. a) π π
10 = 9π
10 b) π 2π
5 = 3π
5
c) 2π 2π
5 = 8π
5 d) 2π 4π
5 = 6π
5.
2.
a) A = cos π
10 + cos 2π
5 + cos 1π 2π
5+ cos 1π π
10
= cos π
10 + cos 2π
5 – cos 2π
5 – cos π
10
= 0.
b) B = sin 2π
5 + sin 4π
5 + sin 6π
5 + sin 8π
5
= sin 2π
5 + sin 4π
5 – sin 4π
5 – sin 2π
5
= 0.
3030
1. sin2 π
5 = 1 – cos2 π
5
= 1 – 1 5 + 1
4
52
= 5 – 5
8
5
Or 0 π
5 π
2 donc sin π
5 0 et sin π
5 = 5 5
2 2
.
c c c c
c c
c c
c
c
c c
c c c c c c
c c c c c c c c
c c c c c c
c c
c c
105
CHAP08.indd 105 18/07/11 11:58
106
2. a) 4π
5 = π π
5 donc
cos 14π
5 = – cos π
5 et sin14π
5 = sin π
5
b) cos 14π
5 = cos 4π
5 et sin 14π
5= – sin 4π
5
c) 6π
5 = π + π
5 donc
cos 6π
5 = – cos π
5 et sin 6π
5 = – sin π
5
d) 3π
10 = π
2π
5 donc
cos 3π
10 = sin π
5 et sin 3π
10 = cos π
5
3131
a)
b) A = sin x + sin (π x) + sin (π + x) + sin (2π x)
= sin x + sin x – sin x – sin x
= 0
3232
1.
O
M
3/4
J
I
2. a) sin2 x = 1 – cos2 x = 7
16.
x π
2; 0 donc sin x 0 et sin x = – 7
4.
b) cos (– x) = cos x = 3
4.
c) sin (π x) = sin x = – 7
4.
d) cos (π + x) = – cos x = – 3
4.
e) sin 1π
2x= cos x = 3
4.
f) cos 1π
2 + x= – sin x = 7
4.
3333
1. a) M est le point image des nombres réels
π
4 + k 2π avec k .
b) N est le point image des nombres réels π
4 + k 2π
avec k .
2. = π
4 + k 2π, π
4 + k 2π k .
3434
a) M est le point image de π π
6 = 5π
6 et N est le
point image de π
6.
O
2πx
πx
π + x
x
J
I
b) L’équation s’écrit sin x = sin π
6. Les solutions sont π
6
et 5π
6.
3535
1. a) Les solutions sont – π
6 et – 5π
6.
b) Les solutions sont 5π
6 et – 5π
6.
c) Les solutions sont – π
2 et π
2.
2. On vérie à l’aide de la calculatrice.
6. Travaux pratiques
3636
1.
C
B
A
F
ED
3
π
2
π
6
5π
3
π
2. a) (AB;DE) = (AB;AC) + (AC;DC) + (DC;DE)
= π
2 + 5π
3 + 5π
6
= 3π.
AB, DE sont colinéaires donc les droites (AB) et (DE) sont
parallèles.
b) (AB;DF) = (AB;AC) + (AC;DC) + (DC;DF).
Or (DC;DF) = π + (CD;DF)
= π + π
3
= 4π
3.
Alors (AB;DF) = π
2 + 5π
3 + 4π
3
= π
2 + 3π.
Donc les droites (AB) et (DF) sont perpendiculaires.
3737
1. On conjecture que b = a.
2. (AB;CD) = (AB;OA) + (OA;OC) + (OC;CD).
Or (AB;OA) = – 2π
3 et (OC;CD) = 2π
3
donc (AB;CD) = (OA;OC).
3838
1. a)
x1,6 3,5 12,4 – 2,3 – 3,9 – 15,6
Valeur
achée 1,6 – 2,8 – 0,17 – 2,3 2,4 – 3
(valeurs arrondies au dixième)
b) L’algorithme ache la mesure principale d’un angle
de mesure x.
c c c c c c c c
c c
c c c c c c c c
c c c c
c c
c c c c c c c c
c c c c
c c c c
106
CHAP08.indd 106 18/07/11 11:58
107
2. Voici le programme écrit avec AlgoBox.
x EST_DU_TYPE NOMBRE
DEBUT_ALGORITHME
LIRE x
SI (x>=0)ALORS
DEBUT_SI
TANT_QUE (x>Math.PI) FAIRE
x PREND_LA_VALEUR x-2*Math.PI
x PREND_LA_VALEUR x+2*Math.PI
DEBUT_SINON
TANT_QUE (x<=-Math.PI) FAIRE
DEBUT_TANT_QUE
FIN_TANT_QUE
FIN_SINON
AFFICHER x
VARIABLES
DEBUT_TANT_QUE
FIN_TANT_QUE
SINON
FIN_ALGORITHME
FIN_SI
7. Exercices d’entraînement
3939
1. a) et b)
O
M
M1
M3
M2
J
I
c) cos (– x) = cos x, sin (– x) = – sin x,
cos (π x) = – cos x, sin (π x) = sin x,
cos (π + x) = – cos x, sin (π + x) = – sin x.
2. • cos 1π
3 = 1
2, sin 1π
3 = – 3
2
2π
3 = π π
3 donc cos 2π
3 = – 1
2 et sin 2π
3 = 3
2
4π
3 = π + π
2 donc cos 4π
3 = – 1
2 et sin 4π
3 = – 3
2
4040
1. a)
O
J
I
4
3π
4
3π
2
2
b) a = 3π
4.
2. a) Les solutions sont – 3π
4 et 3π
4.
b) Les solutions sont 3π
4 et 5π
4.
c) Les solutions sont les nombres réels :
3π
4 + k 2π et 3π
4 + k 2π avec k .
4141
1. a) On réalise la gure avec un logiciel de géo-
métrie.
b) On conjecture que le triangle CMP est rectangle
isocèle en P.
2. a) et b) M et N sont symétriques par rapport à la droite
(CA) donc :
CM = CN et (CM;CA) = (CA;CN).
N et P sont symétriques par rapport à la droite (CB) donc :
CN = CP et (CN;CB) = (CB;CP).
c) (CM;CP) = (CM;CA) + (CA;CB) + (CB;CP)
= (CA;CN) + (CA;CB) + (CN;CB)
= 2 × (CA;CB)
Or (CA;CB) =
π
4 donc (CM;CP) =
π
2 .
d) D’après 2. a) CM = CP et d’après 2. c) (CM;CP) =
π
2
donc le triangle CMP est rectangle isocèle en P.
4242
a) (2 sin x + 5) (cos x – 1) = 0 équivaut à
sin x = 3
2ou cos x = 1, c’est-à-dire : sin x = sin 1
π
3
ou cos x = cos 0.
b) Les solutions de l’équation (E) sont les nombres réels:
π
3 + k 2π, 4π
3 + k 2π et k 2π avec k .
4343
1. a) L’équation (E) s’écrit cos 3x = cos
π
2.
x est solution de (E) si, et seulement si, il existe k tel
que 3x =
π
2 + k 2π ou 3x = –
π
2 + k 2π.
b) Les solutions de (E) sont les nombres réels :
π
6 + k 2π
3 et –
π
6 + k 2π
3 avec k .
2. a)
O
M1
M2
M0
J
I
b) Non, car tout nombre réel x =
π
6 + k 2π
3 avec k entier
relatif a pour point image l’un des points M0, M1 ou M2.
3.
O
N1N0
N2
J
I
c c c c
c c c c
c c c c c c c c
c c c c c c
c c
c c c c
c c
3
107
CHAP08.indd 107 18/07/11 11:58
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