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Mathématiques · 1ère Année Bac — Sciences Expérimentales

Calcul trigonométrique

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

  • Le cercle trigonométrique : Un cercle de rayon 1, orienté dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
  • Relations fondamentales : $\cos^2(x) + \sin^2(x) = 1$ $\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}$ (pour $\cos(x) \neq 0$) $1 + \tan^2(x) = \frac{1}{\cos^2(x)}$
  • Angles associés : $\cos(-x) = \cos(x)$ ; $\sin(-x) = -\sin(x)$ $\cos(\pi-x) = -\cos(x)$ ; $\sin(\pi-x) = \sin(x)$ $\cos(\pi+x) = -\cos(x)$ ; $\sin(\pi+x) = -\sin(x)$
  • Équations de base : $\cos(x) = \cos(a) \iff x = a + 2k\pi$ ou $x = -a + 2k\pi$ $\sin(x) = \sin(a) \iff x = a + 2k\pi$ ou $x = \pi - a + 2k\pi$

Méthodes à maîtriser

  1. Déterminer la mesure principale : Diviser la valeur par $2\pi$ et chercher le reste dans $]-\pi, \pi]$.
  2. Résoudre une équation : Utiliser le cercle trigonométrique pour visualiser les solutions.
  3. Simplifier des expressions : Utiliser les angles associés pour réduire les termes.

Exemples corrigés

Exemple 1 : Résoudre $\cos(x) = \frac{1}{2}$. On sait que $\cos(\frac{\pi}{3}) = \frac{1}{2}$. Donc $x = \frac{\pi}{3} + 2k\pi$ ou $x = -\frac{\pi}{3} + 2k\pi$ avec $k \in \mathbb{Z}$.

Exemple 2 : Calculer $\cos(\frac{5\pi}{6})$. $\cos(\frac{5\pi}{6}) = \cos(\pi - \frac{\pi}{6}) = -\cos(\frac{\pi}{6}) = -\frac{\sqrt{3}}{2}$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier le $+ 2k\pi$ dans les solutions des équations.
  • Confondre les signes des angles associés (ex: $\cos(\pi-x) = \cos(x)$ est faux).
  • Ne pas vérifier si la solution appartient à l'intervalle demandé.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Calcul trigonométrique

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Quelle est la mesure principale de $\frac{13\pi}{6}$ ?

❓ Questions fréquentes

Comment trouver la mesure principale d'un angle ?
  1. On écrit l'angle sous la forme $x = \frac{k}{n} \pi$.
  2. On cherche l'entier relatif $k'$ tel que la valeur soit dans $]-\pi, \pi]$.
  3. On ajoute ou soustrait $2k\pi$ jusqu'à ce que le résultat soit compris entre $-\pi$ et $\pi$.

💡 À retenir : La mesure principale est unique et appartient toujours à l'intervalle $]-\pi, \pi]$.

Kifach n3ref wach l'angle f-l-majmo3a awla la ?
  1. 7seb l-9ima l-3achriya dyal l-angle li 3ndk.
  2. 7seb l-9ima dyal $-\pi \approx -3.14$ et $\pi \approx 3.14$.
  3. Ila kan l-3adad binathom, rah f-l-majmo3a.

💡 À retenir : Toujours comparer avec les valeurs approchées de $\pi$ pour vérifier l'appartenance.

Pourquoi on ajoute 2kpi dans les équations ?
  1. La fonction cosinus et sinus sont périodiques de période $2\pi$.
  2. Cela signifie qu'après un tour complet du cercle, on revient au même point.
  3. $k$ représente le nombre de tours complets effectués.

💡 À retenir : $2k\pi$ assure qu'on prend en compte tous les tours possibles sur le cercle.

C'est quoi la différence entre cos(x)^2 et cos(x^2) ?
  1. $\cos^2(x)$ signifie $(\cos(x)) \times (\cos(x))$.
  2. $\cos(x^2)$ signifie qu'on met au carré l'angle avant de calculer son cosinus.
  3. Ce sont deux choses totalement différentes.

💡 À retenir : La notation $\cos^2(x)$ est une convention pour $(\cos(x))^2$.

Kifach n7seb sin(x) ila 3tani cos(x) ?
  1. Utilisez la relation $\cos^2(x) + \sin^2(x) = 1$.
  2. Donc $\sin^2(x) = 1 - \cos^2(x)$.
  3. $\sin(x) = \sqrt{1 - \cos^2(x)}$ ou $-\sqrt{1 - \cos^2(x)}$ selon le quadrant.

💡 À retenir : Le signe dépend de l'intervalle où se trouve $x$.

Est-ce que tan(x) est toujours définie ?
  1. Non, $\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}$.
  2. Elle n'est pas définie quand $\cos(x) = 0$.
  3. Cela arrive pour $x = \frac{\pi}{2} + k\pi$.

💡 À retenir : Le domaine de définition de $\tan$ est $\mathbb{R} \setminus {\frac{\pi}{2} + k\pi}$.

Chno hiya l-fayda dyal z-zwaya l-motawafira (angles associés) ?
  1. Elles permettent de simplifier des expressions complexes.
  2. Elles ramènent n'importe quel angle à un angle aigu entre $0$ et $\frac{\pi}{2}$.
  3. Cela facilite le calcul manuel sans calculatrice.

💡 À retenir : Apprenez bien le cercle pour retrouver ces formules sans les mémoriser par cœur.

Comment résoudre tan(x) = 1 ?
  1. On sait que $\tan(\frac{\pi}{4}) = 1$.
  2. La solution est $x = \frac{\pi}{4} + k\pi$.
  3. Attention, la période de $\tan$ est $\pi$, pas $2\pi$.

💡 À retenir : Pour la tangente, on ajoute $k\pi$ et non $2k\pi$.

Est-ce que cos(x) = 2 est possible ?
  1. Non, le cosinus d'un angle est toujours compris entre $-1$ et $1$.
  2. L'équation n'a pas de solution dans $\mathbb{R}$.
  3. L'ensemble des solutions est $\emptyset$.

💡 À retenir : $-1 \leq \cos(x) \leq 1$ et $-1 \leq \sin(x) \leq 1$ toujours.

Kifach n3ref l-ichara dyal cos aw sin f-l-arba3 (quadrants) ?
  1. Premier quadrant ($0$ à $\pi/2$) : tout est positif.
  2. Deuxième quadrant ($\pi/2$ à $\pi$) : sin est positif, cos est négatif.
  3. Troisième quadrant ($\pi$ à $3\pi/2$) : tout est négatif.
  4. Quatrième quadrant ($3\pi/2$ à $2\pi$) : cos est positif, sin est négatif.

💡 À retenir : Utilisez la phrase "Tout Sinus Tangente Cosinus" pour mémoriser les signes.

Pourquoi on utilise le radian au lieu du degré ?
  1. Le radian est lié à la longueur de l'arc sur le cercle unité.
  2. Il simplifie les formules de dérivation et d'intégration plus tard.
  3. C'est l'unité naturelle en mathématiques.

💡 À retenir : $180^\circ = \pi$ rad.

Est-ce que cos(x+2pi) = cos(x) est toujours vrai ?
  1. Oui, car $2\pi$ correspond à un tour complet sur le cercle.
  2. On revient exactement au même point.
  3. C'est la définition même de la périodicité.

💡 À retenir : Ajouter ou soustraire $2k\pi$ ne change pas la valeur du cosinus ou du sinus.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Résoudre dans $]-\pi, \pi]$ l'équation : $2\cos^2(x) + \cos(x) - 1 = 0$.

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Exercice 2

Soit $x \in ]0, \frac{\pi}{2}[$ tel que $\sin(x) = \frac{1}{3}$. Calculer $\cos(x)$ et $\tan(x)$.

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Exercice 3

  1. Simplifier l'expression : $A = \cos(\pi - x) + \sin(\frac{\pi}{2} + x) + \cos(x + \pi)$.
  2. Résoudre dans $[0, 2\pi]$ l'équation : $2\sin(x) - \sqrt{3} = 0$.
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