Exercice 4 (★★) : simplifier avec les angles associés
1. Simplifier, pour tout réel x :
a.A(x)=cos(π−x)+cos(π+x)+sin(2π−x) ;
b.B(x)=sin(−x)+sin(π−x)−cos(2π−x) ;
c.C(x)=cos2(π−x)+sin2(π+x).
2. Calculer E=cos28π+cos283π sans calculatrice.
✏️ Correction de l'exercice 4
Question 1.a
cos(π−x)=−cosx, cos(π+x)=−cosx et sin(2π−x)=cosx.
A(x)=−cosx−cosx+cosx.
✅ A(x)=−cosx
Question 1.b
sin(−x)=−sinx, sin(π−x)=sinx et cos(2π−x)=sinx.
B(x)=−sinx+sinx−sinx.
✅ B(x)=−sinx
Question 1.c
cos2(π−x)=(−cosx)2=cos2x et sin2(π+x)=(−sinx)2=sin2x.
C(x)=cos2x+sin2x.
✅ C(x)=1
Question 2
83π=2π−8π, donc cos83π=cos(2π−8π)=sin8π.
Donc E=cos28π+sin28π=1.
✅ E=1
Exercice 5 (★★★) : démontrer les valeurs remarquables (démonstration au programme)
1. Soit ABCD un carré de côté 1. Calculer AC. Quelle est la mesure en radians de l'angle BAC ? En déduire cos4π et sin4π.
2. Soit ABC un triangle équilatéral de côté 2 et H le milieu de [BC]. Justifier que ABH est rectangle en H, calculer AH et donner les angles ABH et BAH. En déduire cos3π, sin3π, cos6π et sin6π.
3. Retrouver cos4π en utilisant seulement le cercle trigonométrique et la relation cos2x+sin2x=1.
✏️ Correction de l'exercice 5
Question 1
Un carré ABCD de côté 1 et sa diagonale [AC]
Le triangle ABC est rectangle en B, donc AC2=AB2+BC2=1+1=2 et AC=2.
Il est aussi isocèle en B : les angles en A et en C sont égaux et leur somme est π−2π=2π, donc BAC=4π.
Pour cet angle : côté adjacent AB=1, côté opposé BC=1, hypoténuse AC=2.
✅ cos4π=ACAB=21=22 et sin4π=ACBC=22.
Question 2
Un triangle équilatéral ABC de côté 2 et sa hauteur [AH]
Un triangle équilatéral a ses trois angles égaux à 3π. Dans un triangle isocèle (AB=AC), la médiane issue de A est aussi hauteur et bissectrice : (AH)⊥(BC), donc ABH est rectangle en H, et BAH=21×3π=6π. Aussi ABH=3π.
BH=2BC=1 et AB=2. Pythagore : AH2=AB2−BH2=4−1=3, donc AH=3.
Pour l'angle ABH=3π : adjacent BH=1, opposé AH=3, hypoténuse AB=2.
✅ cos3π=ABBH=21 et sin3π=ABAH=23.
Pour l'angle BAH=6π : adjacent AH=3, opposé BH=1.
✅ cos6π=ABAH=23 et sin6π=ABBH=21.
Question 3
M(4π) est sur la bissectrice de l'angle IOJ, c'est-à-dire sur la droite y=x : cos4π=sin4π=c.
Alors cos2+sin2=1 donne 2c2=1, soit c2=21. Comme 4π∈]0;2π[, c>0 : c=21=22.
✅ On retrouve cos4π=sin4π=22.
Exercice 6 (★★) : le lien avec le triangle rectangle
Le triangle ABC est rectangle en A avec AB=3 et AC=4. On note β=ABC (en radians).
1. Calculer BC, puis cosβ et sinβ.
2. Montrer que le point de coordonnées (cosβ;sinβ) est bien sur le cercle trigonométrique. Donner une valeur approchée de β en radians (calculatrice en mode radian) et en degrés.
3. On note γ=ACB. Exprimer γ en fonction de β, puis comparer cosγ et sinβ.
4. Un triangle rectangle a une hypoténuse de 10 cm et un angle aigu de 6π rad. Calculer les longueurs des deux autres côtés.
✏️ Correction de l'exercice 6
Question 1
Pythagore : BC2=32+42=25, donc BC=5.
Côté adjacent à β : AB=3 ; côté opposé : AC=4 ; hypoténuse : BC=5.
✅ cosβ=BCAB=53 et sinβ=BCAC=54.
Question 2
cos2β+sin2β=259+2516=1 : le point (53;54) est à la distance 1 de O, donc sur le cercle trigonométrique (c'est M(β), dans le premier quadrant).
À la calculatrice, la touche cos−1 appliquée à 0,6 (mode radian) donne β≈0,927 rad, soit β≈53,1°.
✅ β≈0,927 rad ≈53,1°.
Question 3
La somme des angles d'un triangle vaut π : γ=π−2π−β=2π−β.
Pour l'angle γ, le côté adjacent est AC=4 : cosγ=BCAC=54=sinβ.
✅ On retrouve cos(2π−β)=sinβ (et de même sinγ=53=cosβ).
Question 4
Notons h=10 la longueur de l'hypoténuse. Le côté adjacent à l'angle 6π vaut hcos6π=10×23=53 et le côté opposé vaut hsin6π=10×21=5.
Contrôle : (53)2+52=75+25=100=102.
✅ Les côtés mesurent 53≈8,66 cm et 5 cm.
Exercice 7 (★★) : vrai ou faux
Justifier chaque réponse :
1. Pour tout réel x, cos(π−x)=−cosx.
2.sin6π=cos3π.
3.cos65π=21.
4. Il existe un réel x tel que cosx=0,6 et sinx=0,7.
5. Pour tout réel x, sin(π+x)=sinx.
6.cos67π=cos65π.
✏️ Correction de l'exercice 7
Affirmation 1
C'est la symétrie par rapport à l'axe des ordonnées : l'abscisse change de signe.
✅ Vrai.
Affirmation 2
sin6π=21 et cos3π=21 (ou : cos(2π−6π)=sin6π).
✅ Vrai.
Affirmation 3
cos65π=−cos6π=−23=21.
❌ Faux.
Affirmation 4
cos2x+sin2x=0,36+0,49=0,85=1.
❌ Faux.
Affirmation 5
sin(π+x)=−sinx. Contre-exemple : x=2π donne sin23π=−1=1.
❌ Faux.
Affirmation 6
cos67π=cos(π+6π)=−23 et cos65π=−23 : les deux points sont symétriques par rapport à l'axe des abscisses, donc ont la même abscisse.
✅ Vrai.
🎯 Ce qui peut tomber en contrôle
Connaître le tableau des valeurs remarquables (exercice 1).
Calculer avec les angles associés en nommant la symétrie (exercices 2 et 4).
Retrouver un sinus ou un cosinus avec cos2x+sin2x=1 et le signe (exercice 3).
Démontrercos et sin de 4π et de 3π (exercice 5).
Utiliser cosinus et sinus dans un triangle rectangle (exercice 6).
QCM : vérifie tes acquis
5 questions, une seule bonne réponse chacune. Choisis une réponse : la correction s'affiche tout de suite. Ton score est enregistré dans Mon espace.
Question 1 sur 5
cos32π vaut :
cos(π−3π)=−cos3π=−21.
Question 2 sur 5
sin45π vaut :
sin(π+4π)=−sin4π=−22.
Question 3 sur 5
Si x∈[2π;π] et sinx=53, alors cosx vaut :
cos2x=1−259=2516, et cosx⩽0 dans le deuxième quadrant.
Question 4 sur 5
Pour tout réel x, cos(2π−x) est égal à :
La symétrie par rapport à la droite y=x échange abscisse et ordonnée.
Question 5 sur 5
Dans un triangle rectangle, pour un angle aigu α, cosα est égal à :
C'est le lien avec l'abscisse de M(α) : cosα=OMOH.
Un doute sur ce chapitre ? On en parle ensemble, sans engagement.