Résumé de section

    • Trigonométrie

      Cours complet de mathématiques pour le lycée (Tronc Commun / 1ère Bac).

      1. Introduction

      La trigonométrie est la branche des mathématiques qui étudie les relations entre les angles et les longueurs des côtés dans un triangle, puis s'étend à l'étude des fonctions périodiques.

      Elle est utilisée dans de nombreux domaines : la navigation, l'astronomie, la physique (ondes, mouvements circulaires), et l'ingénierie.

      2. Le Cercle Trigonométrique

      Le cercle trigonométrique est un cercle de rayon 1, centré à l'origine du repère orthonormé \((O, I, J)\).

      Définition : On appelle radian la mesure de l'angle au centre qui intercepte un arc de longueur 1 sur le cercle trigonométrique.

      La mesure complète d'un tour de cercle est de \(2\pi\) radians, ce qui correspond à \(360^\circ\).

      \( \pi \text{ rad} = 180^\circ \quad \text{donc} \quad 2\pi \text{ rad} = 360^\circ \)

      On repère un point \(M\) sur ce cercle par son angle \(\theta\) (en radians) mesuré dans le sens anti-horaire à partir de l'axe des abscisses.

      3. Cosinus et Sinus d'un angle

      Soit \(M\) un point du cercle trigonométrique associé à un angle \(\theta\).

      • Le cosinus de \(\theta\), noté \(\cos(\theta)\), est l'abscisse du point \(M\).
      • Le sinus de \(\theta\), noté \(\sin(\theta)\), est l'ordonnée du point \(M\).
      \( M(\cos\theta, \sin\theta) \)
      Propriété fondamentale :
      Pour tout réel \(\theta\), on a :
      \( \cos^2(\theta) + \sin^2(\theta) = 1 \)

      4. La Tangente

      La tangente d'un angle \(\theta\) est définie comme le rapport entre le sinus et le cosinus.

      \( \tan(\theta) = \frac{\sin(\theta)}{\cos(\theta)} \)

      Attention, cette formule n'est valable que si \(\cos(\theta) \neq 0\), c'est-à-dire si \(\theta \neq \frac{\pi}{2} + k\pi\) (avec \(k \in \mathbb{Z}\)).

      5. Formules fondamentales

      Voici les formules les plus importantes à connaître :

      a) Angles associés

      \(\cos(-\theta) = \cos(\theta)\)
      \(\sin(-\theta) = -\sin(\theta)\)
      \(\cos(\pi - \theta) = -\cos(\theta)\)
      \(\sin(\pi - \theta) = \sin(\theta)\)

      b) Addition et duplication

      \( \cos(a+b) = \cos(a)\cos(b) - \sin(a)\sin(b) \)
      \( \sin(a+b) = \sin(a)\cos(b) + \cos(a)\sin(b) \)
      \( \cos(2a) = \cos^2(a) - \sin^2(a) = 2\cos^2(a) - 1 \)

      6. Équations trigonométriques

      Résoudre une équation trigonométrique consiste à trouver tous les angles qui vérifient l'égalité. Les solutions sont souvent données avec une périodicité.

      Exemple : Résoudre \(\cos(x) = \frac{1}{2}\).
      Les solutions sont \(x = \frac{\pi}{3} + 2k\pi\) et \(x = -\frac{\pi}{3} + 2k\pi\), avec \(k \in \mathbb{Z}\).

      7. Exercices corrigés

      Voici un exercice type pour vérifier vos acquis.

      Exercice : Simplifier l'expression \(A = \sin\left(\frac{\pi}{2} - x\right) + \cos(\pi + x)\).

      👁 Voir la solution

      1. On utilise les formules des angles associés :

      • \(\sin\left(\frac{\pi}{2} - x\right) = \cos(x)\)
      • \(\cos(\pi + x) = -\cos(x)\)

      2. On remplace dans \(A\) :

      \(A = \cos(x) + (-\cos(x)) = 0\)

      Conclusion : \(A = 0\).