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Mathématiques · Tronc Commun — Sciences Expérimentales

Trigonométrie 1

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

  • Cercle trigonométrique : Cercle de centre $O$ et de rayon $R=1$. Tout point $M$ est repéré par un angle $\alpha$ en radians.
  • Relations fondamentales : $\cos^2(x) + \sin^2(x) = 1$.
  • Valeurs remarquables : $\cos(0)=1, \sin(0)=0$ ; $\cos(\frac{\pi}{2})=0, \sin(\frac{\pi}{2})=1$ ; $\cos(\frac{\pi}{4})=\frac{\sqrt{2}}{2}, \sin(\frac{\pi}{4})=\frac{\sqrt{2}}{2}$.
  • Angles associés : $\cos(-x) = \cos(x)$ (paire), $\sin(-x) = -\sin(x)$ (impaire).
  • Mesure principale : C'est l'unique mesure $\alpha$ telle que $-\pi < \alpha \le \pi$.

Méthodes à maîtriser

  • Passer des degrés aux radians : $x_{rad} = x_{deg} \times \frac{\pi}{180}$.
  • Déterminer la mesure principale : ajouter ou soustraire $2k\pi$ pour tomber dans l'intervalle $]-\pi, \pi]$.
  • Simplifier des expressions trigonométriques en utilisant les angles associés (ex: $\cos(\pi-x) = -\cos(x)$).

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Trouver la mesure principale de $\frac{17\pi}{3}$. On cherche $k$ tel que $-\pi < \frac{17\pi}{3} - 2k\pi \le \pi$. $\frac{17}{3} \approx 5,66$. On essaie $k=3$ : $\frac{17\pi}{3} - 6\pi = \frac{17\pi - 18\pi}{3} = -\frac{\pi}{3}$. C'est la mesure principale.
  • Exemple 2 : Calculer $A = \cos^2(\frac{\pi}{8}) + \cos^2(\frac{3\pi}{8})$. Comme $\frac{\pi}{8} + \frac{3\pi}{8} = \frac{4\pi}{8} = \frac{\pi}{2}$, alors $\cos(\frac{3\pi}{8}) = \sin(\frac{\pi}{8})$. Donc $A = \cos^2(\frac{\pi}{8}) + \sin^2(\frac{\pi}{8}) = 1$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre le cosinus (axe horizontal) et le sinus (axe vertical).
  • Oublier le signe "moins" lors de l'utilisation des angles associés (ex: $\sin(\pi-x) = \sin(x)$ mais $\cos(\pi-x) = -\cos(x)$).
  • Ne pas vérifier si la mesure trouvée appartient bien à $]-\pi, \pi]$.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Trigonométrie 1

1/4

Quelle est la valeur de $\cos(\frac{2\pi}{3})$ ?

❓ Questions fréquentes

Kifach n7seb l-mesure principale dyal chi 3adad kbir bhal 25pi/4 ?
  1. Divise le numérateur par le dénominateur : $25 \div 4 = 6,25$.
  2. Cherche l'entier pair le plus proche : ici 6.
  3. Soustrais $6\pi$ de la fraction : $\frac{25\pi}{4} - 6\pi = \frac{25\pi - 24\pi}{4} = \frac{\pi}{4}$.
  4. Vérifie que $-\pi < \frac{\pi}{4} \le \pi$. C'est bon.

💡 À retenir : La mesure principale est toujours dans l'intervalle $]-\pi, \pi]$.

Est-ce que cos(x+2pi) = cos(x) est toujours vrai ?

Oui, c'est la propriété de périodicité de la fonction cosinus. Ajouter un tour complet ($2\pi$) sur le cercle trigonométrique nous ramène exactement au même point $M$, donc les coordonnées (cosinus et sinus) restent identiques.

💡 À retenir : $\cos(x + 2k\pi) = \cos(x)$ pour tout entier relatif $k$.

Chno hiya l-far9 bin cos(x) o cos(-x) ?

La fonction cosinus est paire, ce qui signifie que le signe à l'intérieur n'a pas d'importance : $\cos(-x) = \cos(x)$. Géométriquement, les points $M$ (pour $x$) et $M'$ (pour $-x$) sont symétriques par rapport à l'axe des abscisses, donc ils ont la même valeur sur cet axe.

💡 À retenir : Le cosinus "mange" le signe moins, le sinus le "sort" ($\sin(-x) = -\sin(x)$).

Kifach n3ref wach l-zawiya f l-cadran l-awal wla tani ?

Regarde la valeur de la mesure principale :

  1. $0$ à $\pi/2$ : 1er cadran (cos > 0, sin > 0).
  2. $\pi/2$ à $\pi$ : 2ème cadran (cos < 0, sin > 0).
  3. $-\pi$ à $-\pi/2$ : 3ème cadran (cos < 0, sin < 0).
  4. $-\pi/2$ à $0$ : 4ème cadran (cos > 0, sin < 0).

💡 À retenir : Utilise le cercle trigonométrique pour visualiser les signes.

Pourquoi cos^2(x) + sin^2(x) = 1 ?

C'est une application directe du théorème de Pythagore dans le triangle rectangle formé par le point $M(x, y)$ sur le cercle de rayon 1. Le côté adjacent est $\cos(x)$, le côté opposé est $\sin(x)$ et l'hypoténuse est le rayon, soit 1. Donc $\cos^2(x) + \sin^2(x) = 1^2 = 1$.

💡 À retenir : Cette formule est indispensable pour calculer le sinus si on connaît le cosinus.

Est-ce que la tangente est définie pour tout x ?

Non. La tangente est définie par $\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}$. Elle n'est pas définie quand le dénominateur est nul, c'est-à-dire quand $\cos(x) = 0$. Cela arrive pour $x = \frac{\pi}{2} + k\pi$.

💡 À retenir : $\tan(x)$ est interdite si $x = \frac{\pi}{2} + k\pi$.

Comment simplifier cos(pi + x) ?
  1. Utilise le cercle : $\pi + x$ correspond à un demi-tour supplémentaire par rapport à $x$.
  2. Le point se retrouve à l'opposé par rapport à l'origine.
  3. Les coordonnées sont inversées : $\cos(\pi + x) = -\cos(x)$ et $\sin(\pi + x) = -\sin(x)$.

💡 À retenir : Pour $\pi + x$, les deux changent de signe.

Est-ce que sin(x) = 0,5 a une seule solution ?

Non, sur le cercle trigonométrique, il y a deux points qui ont une ordonnée de $0,5$ : l'angle $\frac{\pi}{6}$ et l'angle $\pi - \frac{\pi}{6} = \frac{5\pi}{6}$.

💡 À retenir : Il y a toujours deux solutions dans $[0, 2\pi[$ pour une valeur de sinus donnée (sauf pour $1$ et $-1$).

Wach n9der nkhdem b-degre f l-imti7an ?

Non, le programme exige l'utilisation du radian. Si tu as une valeur en degrés, convertis-la immédiatement en multipliant par $\frac{\pi}{180}$.

💡 À retenir : Le radian est l'unité standard en analyse mathématique au lycée.

Comment calculer tan(x) si on a cos(x) ?
  1. Utilise $\sin^2(x) = 1 - \cos^2(x)$ pour trouver $\sin(x)$.
  2. Attention au signe de $\sin(x)$ selon le cadran où se trouve $x$.
  3. Calcule $\tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}$.

💡 À retenir : N'oublie pas de préciser le signe de sinus selon l'intervalle donné.

Est-ce que cos(x) = 2 est possible ?

Non, car sur le cercle trigonométrique, le cosinus est l'abscisse d'un point situé sur un cercle de rayon 1. Donc, pour tout réel $x$, on a toujours $-1 \le \cos(x) \le 1$.

💡 À retenir : Si tu trouves un cosinus supérieur à 1, tu as fait une erreur de calcul.

Comment savoir si une fonction est paire ou impaire ?
  1. Calcule $f(-x)$.
  2. Si $f(-x) = f(x)$, elle est paire (symétrie par rapport à l'axe des ordonnées).
  3. Si $f(-x) = -f(x)$, elle est impaire (symétrie par rapport à l'origine).

💡 À retenir : $\cos$ est paire, $\sin$ et $\tan$ sont impaires.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

  1. Déterminer la mesure principale de $x = \frac{29\pi}{4}$.
  2. Calculer $A = \cos(\frac{11\pi}{6}) + \sin(\frac{7\pi}{3})$.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Soit $x \in ]\frac{\pi}{2}, \pi[$ tel que $\sin(x) = \frac{3}{5}$. Calculer $\cos(x)$ et $\tan(x)$.

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Exercice 3

Simplifier l'expression suivante : $B = \cos(\pi-x) + \sin(\frac{\pi}{2}+x) + \cos(x) + \sin(\pi+x)$.

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