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1ère · Chapitre 6 · Analyse

Trigonométrie

30 exercices corrigés

1 Le cercle trigonométrique et le radian

Définitions
  • le cercle trigonométrique est le cercle de centre \(O\) et de rayon \(1\), orienté dans le sens direct (sens inverse des aiguilles d'une montre) ;
  • le radian est l'unité d'angle telle qu'un angle de \(1\) rad intercepte un arc de longueur \(1\) sur ce cercle. Un tour complet mesure \(2\pi\) rad.
Conversion

\(\pi \text{ rad} = 180°\), donc \(\text{mesure en rad} = \text{mesure en degrés} \times \dfrac{\pi}{180}\).

Degrés \(30°\) \(45°\) \(60°\) \(90°\) \(180°\) \(360°\)
Radians \(\dfrac{\pi}{6}\) \(\dfrac{\pi}{4}\) \(\dfrac{\pi}{3}\) \(\dfrac{\pi}{2}\) \(\pi\) \(2\pi\)
Enroulement de la droite des réels

À chaque réel \(x\), on associe le point \(M\) du cercle obtenu en parcourant un arc de longueur \(|x|\) à partir de \(I(1 ; 0)\), dans le sens direct si \(x > 0\). Les réels \(x\) et \(x + 2\pi\) donnent le même point.

2 Cosinus et sinus d'un réel

π/6 π/3 π/2 π 0 x M cos x sin x O I J M(cos x ; sin x) cos² x + sin² x = 1 rayon 1, sens direct ↺
Le point M associé au réel x a pour coordonnées (cos x ; sin x).
Définition

Si \(M\) est le point du cercle trigonométrique associé au réel \(x\), alors \(\cos x\) est l'abscisse de \(M\) et \(\sin x\) est son ordonnée.

Propriétés

Pour tout réel \(x\),

  • \(-1 \leqslant \cos x \leqslant 1\) et \(-1 \leqslant \sin x \leqslant 1\) ;
  • \(\cos^2 x + \sin^2 x = 1\) (Pythagore dans le cercle de rayon \(1\)) ;
  • \(\cos(x + 2\pi) = \cos x\) et \(\sin(x + 2\pi) = \sin x\).
Valeurs remarquables
\(x\) \(0\) \(\dfrac{\pi}{6}\) \(\dfrac{\pi}{4}\) \(\dfrac{\pi}{3}\) \(\dfrac{\pi}{2}\) \(\pi\)
\(\cos x\) \(1\) \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) \(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\) \(\dfrac{1}{2}\) \(0\) \(-1\)
\(\sin x\) \(0\) \(\dfrac{1}{2}\) \(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\) \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) \(1\) \(0\)

3 Angles associés

On les retrouve par symétrie sur le cercle :

À retenir
  • \(\cos(-x) = \cos x\) et \(\sin(-x) = -\sin x\) (symétrie par rapport à l'axe des abscisses) ;
  • \(\cos(\pi - x) = -\cos x\) et \(\sin(\pi - x) = \sin x\) (symétrie par rapport à l'axe des ordonnées) ;
  • \(\cos(\pi + x) = -\cos x\) et \(\sin(\pi + x) = -\sin x\) (symétrie de centre \(O\)).
Exemple

\(\cos\dfrac{5\pi}{6} = \cos\left(\pi - \dfrac{\pi}{6}\right) = -\cos\dfrac{\pi}{6} = -\dfrac{\sqrt{3}}{2}\).

Méthode — résoudre \(\cos x = a\) ou \(\sin x = a\) sur un intervalle

On repère sur le cercle les points d'abscisse \(a\) (ou d'ordonnée \(a\)), puis on lit les réels correspondants dans l'intervalle. Sur \([0 ; 2\pi[\), \(\cos x = \dfrac{1}{2}\) donne \(x = \dfrac{\pi}{3}\) ou \(x = \dfrac{5\pi}{3}\).

Les courbes

Les fonctions cosinus et sinus sont \(2\pi\)-périodiques ; cosinus est paire et sinus est impaire. Leurs courbes sont des « vagues » (sinusoïdes).

Pour aller plus loin

Contenu facultatif, non exigible.

En terminale, tu dériveras les fonctions cosinus et sinus et tu étudieras leurs variations.


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