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Mathématiques · 3e · Théorèmes

Calculer une longueur avec la trigonométrie

Au programme de 3e : Calculer une longueur avec la trigonométrie du triangle rectangle

Environ 12 min

Comprendre

La trigonométrie permet de calculer une longueur dans un triangle rectangle lorsqu’on connaît un angle aigu et la longueur d’un côté. Elle sert notamment à déterminer une hauteur ou une distance difficile à mesurer directement.

La figure

13 cm37°ABC

Le cours

  1. Dans un triangle rectangle, l’hypoténuse est le côté opposé à l’angle droit : c’est le plus long côté. Pour utiliser la trigonométrie, on choisit comme angle de référence l’angle aigu connu. Le côté opposé est celui qui ne touche pas cet angle. Le côté adjacent est celui qui touche cet angle, sans être l’hypoténuse. Si l’on change d’angle de référence, les côtés adjacent et opposé échangent leurs rôles, mais l’hypoténuse reste la même.

  2. Pour un angle aigu α, on dispose de trois rapports : cosinus(α) = longueur du côté adjacent / longueur de l’hypoténuse ; sinus(α) = longueur du côté opposé / longueur de l’hypoténuse ; tangente(α) = longueur du côté opposé / longueur du côté adjacent. Les longueurs utilisées dans un rapport doivent être exprimées dans la même unité.

  3. Pour calculer une longueur, commence par repérer l’angle droit, l’angle aigu connu, le côté connu et le côté cherché. Choisis ensuite le rapport qui relie ces deux côtés : le cosinus pour adjacent et hypoténuse, le sinus pour opposé et hypoténuse, la tangente pour opposé et adjacent. Écris l’égalité avec les noms des côtés du triangle, puis remplace les données connues par leurs valeurs.

  4. Isole la longueur cherchée avant de calculer. Les égalités précédentes donnent : adjacent = hypoténuse × cosinus(α) ; opposé = hypoténuse × sinus(α) ; opposé = adjacent × tangente(α). Elles donnent aussi : hypoténuse = adjacent / cosinus(α) ; hypoténuse = opposé / sinus(α) ; adjacent = opposé / tangente(α). Selon la place de la longueur cherchée, il faut donc multiplier ou diviser.

  5. Règle la calculatrice en mode degrés lorsque l’angle est donné en degrés. Conserve les valeurs non arrondies pendant le calcul, puis arrondis seulement le résultat final à la précision demandée et indique son unité. Vérifie enfin que la longueur obtenue est positive et que l’hypoténuse est plus longue que chacun des autres côtés.

Un exempleDes exemples

  • Le triangle ABC est rectangle en C. L’angle BAC mesure 37° et l’hypoténuse AB mesure 13 cm. Calcule la longueur AC, puis arrondis au dixième de centimètre.

    Par rapport à l’angle BAC, AC est le côté adjacent et AB est l’hypoténuse. Le rapport qui les relie est le cosinus : cosinus(37°) = AC / 13. On obtient AC = 13 × cosinus(37°), soit AC ≈ 10,4 cm.

Démonstration et exemple résolu

RegardeDans un triangle rectangle, un angle aigu et la longueur d’un côté permettent de calculer une autre longueur. Par exemple, si tu connais l’hypoténuse et que tu cherches le côté adjacent à cet angle, tu multiplies la longueur de l’hypoténuse par le cosinus de l’angle.

Le triangle ABC est rectangle en B. L’angle BAC mesure 38° et l’hypoténuse AC mesure 9 cm. Calcule AB, en arrondissant au dixième.

  1. Prends l’angle BAC comme angle de référence. AC est l’hypoténuse et AB est le côté adjacent à cet angle.L’hypoténuse est en face de l’angle droit. AB touche l’angle de référence sans être l’hypoténuse.
  2. Écris : cosinus de l’angle BAC = AB / AC.Le cosinus relie le côté adjacent et l’hypoténuse.
  3. Remplace les données : cosinus de 38° = AB / 9, donc AB = 9 × cosinus de 38°.Pour retrouver AB, multiplie les deux membres de l’égalité par la longueur AC.
  4. Règle la calculatrice en degrés, saisis cette expression, puis arrondis le résultat au dixième de centimètre.L’angle est donné en degrés. Garde la précision de la calculatrice jusqu’à l’arrondi final et vérifie que AB est plus court que l’hypoténuse.

Les erreurs fréquentes

  • Erreur : Confondre le côté adjacent et le côté opposé.

    Comment l'éviter : Entoure l’angle utilisé. Le côté qui ne touche pas cet angle est le côté opposé. Parmi les côtés qui le touchent, écarte l’hypoténuse : il reste le côté adjacent.

  • Erreur : Multiplier systématiquement, même quand on cherche l’hypoténuse.

    Comment l'éviter : Réécris l’égalité avec le nom de la longueur inconnue, puis isole-la. Si tu cherches l’hypoténuse, vérifie qu’elle est plus longue que le côté connu.

  • Erreur : Utiliser la calculatrice dans un mode qui ne correspond pas aux degrés.

    Comment l'éviter : Vérifie le mode degrés avant de recommencer. Conserve ensuite toutes les décimales disponibles et arrondis seulement le résultat final.

Voir autrement

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S'entraîner

Je m'entraîne

Dans un triangle rectangle, l’angle de référence mesure 30°. Le côté de rôle « hypotenuse » mesure 12 cm. Calcule la longueur du côté de rôle « oppose » et arrondis au dixième.

cm

Je me teste

2 questions nouvelles, sans aide. Tu vois la correction à la fin.

Retenir

À retenir

  • La trigonométrie étudiée ici s’utilise dans un triangle rectangle.
  • Repère les côtés par rapport à l’angle aigu connu.
  • Cosinus : adjacent / hypoténuse ; sinus : opposé / hypoténuse ; tangente : opposé / adjacent.
  • Choisis le rapport qui contient le côté connu et le côté cherché, puis isole la longueur cherchée.
  • Utilise la calculatrice en mode degrés et arrondis uniquement le résultat final.
  • Indique l’unité et vérifie que l’hypoténuse reste le plus long côté.

Les mots de la leçon

Hypoténuse
Côté opposé à l’angle droit dans un triangle rectangle. C’est le plus long côté du triangle.
Côté adjacent
Par rapport à un angle aigu choisi dans un triangle rectangle, côté qui touche cet angle et qui n’est pas l’hypoténuse.
Côté opposé
Par rapport à un angle aigu choisi dans un triangle rectangle, côté situé en face de cet angle, qui ne touche pas son sommet.
Cosinus, sinus et tangente
Rapports de longueurs associés à un angle aigu d’un triangle rectangle. Pour un même angle aigu, ces rapports restent identiques, quelle que soit la taille du triangle.