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Première D · Leçon 13

Angles orientés et trigonométrie

Ce que dit le programme officiel (21 points)
  • la définition des mesures d’un angle orienté
  • la définition de la somme et de la différence d’angles orientés
  • la définition du double d’un angle orienté
  • la définition du cosinus d’un angle orienté
  • la définition du sinus d’un angle orienté
  • la définition de la tangente d’un angle orienté
  • la définition des fonctions circulaires : 𝑥 ⟼ cos 𝑥 ; 𝑥 ⟼ sin 𝑥 ; 𝑥 ⟼ tan 𝑥
  • la propriété sur les mesures des angles (𝑘𝑢⃗ ̂, 𝑣 ); (𝑢⃗̂ , 𝑘𝑣 ) ; (𝑘𝑢⃗̂ , 𝑘𝑣 ) ; 𝑘 ∈ ℝ∗ .
  • la propriété de Chasles
  • la propriété sur les mesures des angles : (𝑢⃗ ̂, 𝑣 ) et (𝑣 ̂, 𝑢⃗ )
  • les propriétés sur le double d’un angle orienté.
  • la propriété des angles inscrits orientés : (𝑂𝐴⃗⃗⃗⃗⃗ ̂,𝑂𝐵⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 2 (𝑀𝐴 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ̂, 𝑀𝐵 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ )
  • la propriété sur la condition nécessaire et suffisante de quatre points cocycliques
  • les relations entre les lignes trigonométriques d’un même angle ;
  • les formules d’addition : cos(𝑎 − 𝑏) ; cos(𝑎 + 𝑏) ; sin(𝑎 − 𝑏) ; sin(𝑎 + 𝑏)
  • les formules de duplication et de linéarisation : cos(2𝑎) ; sin(2𝑎) ; cos2(𝑎); sin2(𝑎)
  • la réduction de : a cos(𝑥) + 𝑏 sin(𝑥)
  • les équations trigonométriques du type : cos(𝑥) = cos(𝑎) ; sin(𝑥) = sin(𝑎) ; tan(𝑥) = tan(𝑎) , 𝑎 ∈ ℝ − {𝑘𝜋/2, 𝑘 ∈ ℤ}
  • les équations du type : 𝑎 cos(𝑥) + 𝑏 sin(𝑥) + 𝑐 = 0 ; (𝑎 ≠ 0 et 𝑏 ≠ 0)
  • les inéquations trigonométriques du type : cos(𝑥) ≤ 𝑎 ou cos(𝑥) ≥ 𝑎 , 𝑎 ∈ ℝ ; sin(𝑥) ≤ 𝑎 ou sin(𝑥) ≥ 𝑎 , 𝑎 ∈ ℝ ; tan(𝑥) ≤ 𝑎 ou tan(𝑥) ≥ 𝑎 , 𝑎 ∈ ℝ
  • des inéquations se ramenant simplement aux cas précédents.

Source : Programme éducatif Première D, DPFC, version CND 0923

Fonctions cosinus et sinus

Rappel de Seconde
Propriétés des fonctions cos et sin

Les fonctions \(x\mapsto\cos x\) et \(x\mapsto\sin x\) sont définies sur \(\mathbb{R}\), à valeurs dans \([-1;1]\), et périodiques de période \(2\pi\). La fonction cosinus est paire ; la fonction sinus est impaire.

Sur \([0;\pi]\), le cosinus est décroissant (de \(1\) à \(-1\)). Sur \([-\pi/2;\pi/2]\), le sinus est croissant (de \(-1\) à \(1\)).

Angle inscrit et cocyclicité

Énoncé

Dans un cercle de centre \(O\), pour deux points \(A\), \(B\) fixés et un point \(M\) mobile sur un même arc, l'angle inscrit \(\widehat{AMB}\) est constant, et vaut la moitié de l'angle au centre \(\widehat{AOB}\) interceptant le même arc.

Figure — Angle au centre et angle inscrit interceptant le même arc

L'angle inscrit \(\widehat{AMB}\) vaut exactement la moitié de l'angle au centre \(\widehat{AOB}\).

Formules d'addition et de duplication

Formules d'addition (admises) \[ \cos(a+b) = \cos a\cos b - \sin a\sin b, \qquad \cos(a-b) = \cos a\cos b + \sin a\sin b, \] \[ \sin(a+b) = \sin a\cos b + \cos a\sin b, \qquad \sin(a-b) = \sin a\cos b - \cos a\sin b. \]
Exemple — Calculer \(\cos(75°)\)

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Méthode — Obtenir la duplication à partir de l'addition

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Méthode — Linéariser \(\cos^2a\) et \(\sin^2a\)

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Exemples gradués

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Transformation de a·cos x + b·sin x (angle auxiliaire)

Méthode — Angle auxiliaire

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Figure — \(\sqrt3\cos x+\sin x = 2\cos(x-\pi/6)\)

Les deux courbes sont confondues : l'écriture avec l'angle auxiliaire est bien équivalente à l'originale.

Équations et inéquations trigonométriques

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Méthode — Équation se ramenant à \(\cos u=\cos v\)

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Exemple — Utiliser l'angle auxiliaire pour résoudre

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Résumé

Résumé — Fonctions circulaires

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Résumé — Formules d'addition, duplication, linéarisation

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Résumé — Équations trigonométriques et triangles

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Résumé — Équations, triangles et angle inscrit

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Sujet type devoir

Fonctions circulaires — Sujet complet

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Formules trigonométriques — Sujet complet

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Trigonométrie — Sujet complet

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Mode hors-ligne — données en cache