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Chapitre 9 – Trigonométrie

1ère Bac Pro | Géométrie | Mathématiques

Dernière mise à jour : 28 avril 2026

Objectifs du chapitre

Situation professionnelle — Menuisier agenceur

Un menuisier doit installer une rampe d'accès inclinée à 30° sur une hauteur de 1,5 m. Pour commander la bonne longueur de bois, il doit calculer la longueur de la rampe (l'hypoténuse du triangle rectangle formé). La trigonométrie est l'outil mathématique qui permet ce type de calcul à partir d'un angle et d'un seul côté connu.

1. Rappels — Le triangle rectangle

En classe de 3ème et de Seconde, vous avez découvert les rapports trigonométriques dans un triangle rectangle. Ce chapitre reprend ces notions et les prolonge avec le cercle trigonométrique.

Définition Triangle rectangle :
Un triangle rectangle est un triangle qui possède un angle droit (90°). Le côté le plus long, situé en face de l'angle droit, s'appelle l'hypoténuse.
Le triangle rectangle et ses côtés α A C B côté adjacent à α côté opposé à α hypoténuse
Attention Bien identifier les côtés :

2. Cosinus, sinus et tangente dans le triangle rectangle

Définition Rapports trigonométriques :
Dans un triangle rectangle, pour un angle aigu \(\alpha\) :
Moyen mnémotechnique : SOH — CAH — TOA
\[\boxed{\sin = \frac{\text{Opposé}}{\text{Hypoténuse}}} \qquad \boxed{\cos = \frac{\text{Adjacent}}{\text{Hypoténuse}}} \qquad \boxed{\tan = \frac{\text{Opposé}}{\text{Adjacent}}}\]

Comment retenir ? Pensez à la phrase : « Sur On Hésite — Car Aimant Hésiter — Tous Ont Abandonné ».

Exemple — Identifier les rapports

Soit un triangle rectangle ABC, rectangle en C, avec \(\alpha\) l'angle en B.

Donc : \(\cos \alpha = \dfrac{BC}{AB}\), \quad \(\sin \alpha = \dfrac{AC}{AB}\), \quad \(\tan \alpha = \dfrac{AC}{BC}\).

3. Propriétés fondamentales

Propriété Relation entre tangente, sinus et cosinus :
Pour tout angle aigu \(\alpha\) : \[\tan \alpha = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha}\]
Démonstration intuitive

En divisant sinus par cosinus :

\[\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = \frac{\dfrac{\text{opposé}}{\text{hypoténuse}}}{\dfrac{\text{adjacent}}{\text{hypoténuse}}} = \frac{\text{opposé}}{\text{hypoténuse}} \times \frac{\text{hypoténuse}}{\text{adjacent}} = \frac{\text{opposé}}{\text{adjacent}} = \tan \alpha\]
Propriété Relation fondamentale de la trigonométrie :
Pour tout angle \(\alpha\) : \[\cos^2 \alpha + \sin^2 \alpha = 1\]
Démonstration par le théorème de Pythagore

Dans un triangle rectangle de côtés \(a\) (opposé), \(b\) (adjacent) et \(c\) (hypoténuse) :

Par le théorème de Pythagore : \(a^2 + b^2 = c^2\).

En divisant chaque membre par \(c^2\) :

\[\frac{a^2}{c^2} + \frac{b^2}{c^2} = 1 \quad \Longleftrightarrow \quad \left(\frac{a}{c}\right)^2 + \left(\frac{b}{c}\right)^2 = 1 \quad \Longleftrightarrow \quad \sin^2\alpha + \cos^2\alpha = 1\]

À retenir — Les trois formules clés

Application

Dans un triangle rectangle, l'angle aigu \(\alpha\) vérifie \(\sin \alpha = 0{,}6\). Calculer \(\cos \alpha\) à l'aide de la relation fondamentale \(\cos^2 \alpha + \sin^2 \alpha = 1\), puis vérifier avec la calculatrice.

4. Valeurs remarquables

Certains angles reviennent très souvent dans les calculs. Il est utile de connaître leurs valeurs trigonométriques exactes.

Angle \(\alpha\) 30° 45° 60° 90°
Radians \(0\) \(\dfrac{\pi}{6}\) \(\dfrac{\pi}{4}\) \(\dfrac{\pi}{3}\) \(\dfrac{\pi}{2}\)
\(\cos \alpha\) \(1\) \(\dfrac{\sqrt{3}}{2} \approx 0{,}87\) \(\dfrac{\sqrt{2}}{2} \approx 0{,}71\) \(\dfrac{1}{2} = 0{,}5\) \(0\)
\(\sin \alpha\) \(0\) \(\dfrac{1}{2} = 0{,}5\) \(\dfrac{\sqrt{2}}{2} \approx 0{,}71\) \(\dfrac{\sqrt{3}}{2} \approx 0{,}87\) \(1\)
\(\tan \alpha\) \(0\) \(\dfrac{\sqrt{3}}{3} \approx 0{,}58\) \(1\) \(\sqrt{3} \approx 1{,}73\) non définie
Attention Astuce pour retenir les valeurs de sinus :
Les valeurs de \(\sin\) pour 0°, 30°, 45°, 60°, 90° suivent le schéma : \[\frac{\sqrt{0}}{2},\quad \frac{\sqrt{1}}{2},\quad \frac{\sqrt{2}}{2},\quad \frac{\sqrt{3}}{2},\quad \frac{\sqrt{4}}{2}\] Et les valeurs de \(\cos\) sont les mêmes, mais dans l'ordre inverse.
Exemple — Vérification de la relation fondamentale

Pour \(\alpha = 60°\) :

\[\cos^2(60°) + \sin^2(60°) = \left(\frac{1}{2}\right)^2 + \left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)^2 = \frac{1}{4} + \frac{3}{4} = 1 \quad \checkmark\]

5. Le cercle trigonométrique et le radian

Définition Le radian :
Le radian est une unité de mesure d'angle. Un angle de 1 radian correspond à un arc de cercle dont la longueur est égale au rayon du cercle.

L'angle plat (180°) mesure \(\pi\) radians. Donc : \[\boxed{180° = \pi \text{ rad}} \qquad \text{soit} \qquad 1° = \frac{\pi}{180} \text{ rad} \qquad \text{et} \qquad 1 \text{ rad} = \frac{180°}{\pi} \approx 57{,}3°\]
Méthode Convertir des degrés en radians et inversement :
1
Degrés → Radians : multiplier par \(\dfrac{\pi}{180}\).
Exemple : \(60° = 60 \times \dfrac{\pi}{180} = \dfrac{\pi}{3}\) rad.
2
Radians → Degrés : multiplier par \(\dfrac{180}{\pi}\).
Exemple : \(\dfrac{\pi}{4}\) rad \(= \dfrac{\pi}{4} \times \dfrac{180}{\pi} = 45°\).
Définition Le cercle trigonométrique :
Le cercle trigonométrique est un cercle de rayon 1, centré à l'origine d'un repère orthonormé. On l'utilise pour définir le cosinus et le sinus de tout nombre réel \(x\).

On « enroule » la droite des réels autour du cercle à partir du point \(I(1\,;\,0)\) :
Le cercle trigonométrique x y I (1 ; 0) 0 rad = 0° (0 ; 1) π/2 = 90° (-1 ; 0) π = 180° (0 ; -1) 3π/2 = 270° M (cos x ; sin x) cos x sin x x sens +
Propriété Cosinus et sinus sur le cercle trigonométrique :
Le point \(M\), image du réel \(x\) sur le cercle trigonométrique, a pour coordonnées : \[M(\cos x\,;\, \sin x)\]
Propriété Encadrement de cos et sin :
Pour tout réel \(x\) : \[-1 \leqslant \cos x \leqslant 1 \qquad \text{et} \qquad -1 \leqslant \sin x \leqslant 1\]

6. Angles associés

Le cercle trigonométrique permet de relier les cosinus et sinus d'angles qui ont des positions symétriques.

Propriété Angles supplémentaires : \(\pi - x\) et \(x\) (symétriques par rapport à l'axe des ordonnées) \[\cos(\pi - x) = -\cos x \qquad \sin(\pi - x) = \sin x\] Angles opposés : \(-x\) et \(x\) (symétriques par rapport à l'axe des abscisses) \[\cos(-x) = \cos x \qquad \sin(-x) = -\sin x\] Angles complémentaires : \(\frac{\pi}{2} - x\) et \(x\) \[\cos\!\left(\frac{\pi}{2} - x\right) = \sin x \qquad \sin\!\left(\frac{\pi}{2} - x\right) = \cos x\]
Exemple — Utilisation des angles associés

Calculer \(\cos(120°)\) et \(\sin(120°)\) à l'aide des valeurs de 60°.

On a \(120° = 180° - 60°\), donc ce sont des angles supplémentaires :

\[\cos(120°) = \cos(180° - 60°) = -\cos(60°) = -\frac{1}{2}\] \[\sin(120°) = \sin(180° - 60°) = \sin(60°) = \frac{\sqrt{3}}{2}\]

7. Méthodes de calcul dans le triangle rectangle

7.1 Calculer la longueur d'un côté

Méthode Calculer un côté connaissant un angle et un autre côté :
1
Repérer l'angle connu et identifier les côtés : hypoténuse, opposé, adjacent.
2
Choisir le rapport trigonométrique qui relie le côté cherché au côté connu (cos, sin ou tan).
3
Écrire l'équation et isoler l'inconnue.
4
Calculer à la calculatrice (vérifier qu'elle est en mode degrés).
Exemple — Calculer un côté (situation professionnelle)

Un menuisier agenceur doit installer une étagère en diagonale dans un placard. L'étagère fait un angle de 35° avec l'horizontale. Le placard mesure 80 cm de large. Quelle est la longueur de l'étagère ?

Étagère dans un placard 35° 80 cm (adjacent) L = ? (hypoténuse)

Résolution :

Par rapport à l'angle de 35° : le côté de 80 cm est le côté adjacent, et l'étagère est l'hypoténuse.

On utilise le cosinus :

\[\cos(35°) = \frac{\text{adjacent}}{\text{hypoténuse}} = \frac{80}{L}\]

On isole \(L\) :

\[L = \frac{80}{\cos(35°)} = \frac{80}{0{,}8192} \approx 97{,}7 \text{ cm}\]

L'étagère mesure environ 97,7 cm.

7.2 Calculer un angle

Méthode Calculer un angle connaissant deux côtés :
1
Identifier les deux côtés connus par rapport à l'angle cherché.
2
Choisir le rapport trigonométrique adapté.
3
Calculer la valeur du rapport (un nombre entre -1 et 1 pour cos et sin).
4
Utiliser la touche inverse de la calculatrice : \(\cos^{-1}\) (ou arccos), \(\sin^{-1}\) (ou arcsin), \(\tan^{-1}\) (ou arctan).
Exemple — Calculer un angle (pente d'un toit)

Un charpentier construit un toit dont la charpente mesure 5 m de long (suivant la pente) et s'élève de 2 m par rapport à l'horizontale. Quel est l'angle d'inclinaison du toit ?

Pente d'un toit α ? horizontal 2 m 5 m (hypoténuse)

Résolution :

Par rapport à \(\alpha\) : le côté de 2 m est le côté opposé, et le côté de 5 m est l'hypoténuse.

On utilise le sinus :

\[\sin \alpha = \frac{\text{opposé}}{\text{hypoténuse}} = \frac{2}{5} = 0{,}4\]

On cherche l'angle :

\[\alpha = \sin^{-1}(0{,}4) \approx 23{,}6°\]

L'angle d'inclinaison du toit est d'environ 23,6°.

Attention Erreurs fréquentes avec la calculatrice :
Application

Un menuisier installe une rampe d'accès pour PMR (personnes à mobilité réduite). La rampe fait un angle de 8° avec le sol. La longueur de la rampe est de 3,5 m. Calculer la hauteur \(h\) que cette rampe permet de gravir.

Application

Un technicien d'agencement mesure qu'une cloison fait un angle inconnu \(\beta\) avec le sol. Le pied de la cloison est à 1,2 m du mur et la cloison mesure 2,8 m de long. Calculer l'angle \(\beta\) en degrés.

8. Applications professionnelles

Situation professionnelle 1 — Calcul d'un escalier

Un artisan menuisier conçoit un escalier droit. L'escalier doit gravir une hauteur de 2,80 m avec un angle d'inclinaison de 38° par rapport au sol. Quelle longueur au sol (le reculement) faut-il prévoir ?

Résolution

Par rapport à l'angle de 38° :

On utilise la tangente :

\[\tan(38°) = \frac{\text{opposé}}{\text{adjacent}} = \frac{2{,}80}{d}\]

On isole \(d\) :

\[d = \frac{2{,}80}{\tan(38°)} = \frac{2{,}80}{0{,}7813} \approx 3{,}58 \text{ m}\]

Il faut prévoir environ 3,58 m de reculement au sol.

Situation professionnelle 2 — Inclinaison d'un panneau solaire

Un installateur thermique pose un panneau solaire sur un toit plat. Le support mesure 40 cm de haut à l'arrière, et le panneau mesure 1,60 m de long. Quel est l'angle d'inclinaison du panneau par rapport à l'horizontale ?

Résolution
Panneau solaire sur toit plat 40 cm 1,60 m (panneau) α ?

Par rapport à \(\alpha\) : la hauteur (0,40 m) est le côté opposé, le panneau (1,60 m) est l'hypoténuse.

\[\sin \alpha = \frac{0{,}40}{1{,}60} = 0{,}25\] \[\alpha = \sin^{-1}(0{,}25) \approx 14{,}5°\]

Le panneau est incliné d'environ 14,5° par rapport à l'horizontale.

Application sportive — Piste de ski

Une piste de ski descend de 200 m de dénivelé sur une distance horizontale de 800 m. Quel est l'angle de la pente ?

Résolution

On connaît le côté opposé (200 m) et le côté adjacent (800 m). On utilise la tangente :

\[\tan \alpha = \frac{200}{800} = 0{,}25\] \[\alpha = \tan^{-1}(0{,}25) \approx 14{,}0°\]

La pente de la piste est d'environ 14°.

Remarque : on exprime souvent la pente en pourcentage : \(\frac{200}{800} \times 100 = 25\,\%\). Une pente de 25 % correspond à un angle d'environ 14°.

9. La fonction sinus

Le programme de Première introduit la fonction sinus, qui modélise de nombreux phénomènes périodiques (courant alternatif, ondes sonores, marées, etc.).

Définition La fonction sinus :
La fonction sinus est la fonction \(f\) définie sur \(\mathbb{R}\) par \(f(x) = \sin x\).
Sa courbe représentative est construite point par point à partir de l'enroulement de la droite des réels sur le cercle trigonométrique : pour chaque valeur de \(x\), on lit l'ordonnée du point correspondant sur le cercle.
Propriété Périodicité de la fonction sinus :
La fonction sinus est périodique de période \(2\pi\), c'est-à-dire : \[\sin(x + 2\pi) = \sin x \quad \text{pour tout réel } x\] La courbe se répète à l'identique tous les \(2\pi\) (soit 360°).
Propriété Caractéristiques de la fonction sinus :

10. La fonction cosinus

Définition La fonction cosinus :
La fonction cosinus est la fonction \(g\) définie sur \(\mathbb{R}\) par \(g(x) = \cos x\).
Pour chaque valeur de \(x\), on lit l'abscisse du point correspondant sur le cercle trigonométrique.
Propriété Caractéristiques de la fonction cosinus :
Propriété Lien entre sinus et cosinus :
La courbe du cosinus est obtenue par translation de la courbe du sinus : \[\cos x = \sin\!\left(x + \frac{\pi}{2}\right)\] Autrement dit, la courbe du cosinus est la courbe du sinus « décalée de \(\frac{\pi}{2}\) vers la gauche ».

11. Utilisation de la relation fondamentale

Méthode Trouver sin connaissant cos (ou inversement) :
1
Écrire la relation fondamentale : \(\cos^2 x + \sin^2 x = 1\).
2
Remplacer la valeur connue et isoler l'inconnue.
3
Prendre la racine carrée. Attention : il y a deux solutions possibles (positive et négative). On choisit le signe grâce au cadran dans lequel se trouve l'angle.
Exemple — Trouver sin connaissant cos

On sait que \(\cos x = 0{,}6\) et que \(x \in \left[0\,;\,\frac{\pi}{2}\right]\) (premier quadrant). Calculer \(\sin x\).

Étape 1 :

\[\cos^2 x + \sin^2 x = 1\]

Étape 2 :

\[(0{,}6)^2 + \sin^2 x = 1 \quad \Longrightarrow \quad 0{,}36 + \sin^2 x = 1 \quad \Longrightarrow \quad \sin^2 x = 0{,}64\]

Étape 3 :

\[\sin x = \sqrt{0{,}64} = 0{,}8\]

(On prend la valeur positive car \(x\) est dans le premier quadrant, où le sinus est positif.)

12. Tableau récapitulatif — Quelle formule utiliser ?

Ce tableau vous aide à choisir le bon rapport trigonométrique en fonction des informations dont vous disposez.

Je connais Je cherche J'utilise Formule
angle + hypoténuse côté adjacent cosinus \(\text{adj} = \text{hyp} \times \cos \alpha\)
angle + hypoténuse côté opposé sinus \(\text{opp} = \text{hyp} \times \sin \alpha\)
angle + côté adjacent côté opposé tangente \(\text{opp} = \text{adj} \times \tan \alpha\)
angle + côté adjacent hypoténuse cosinus \(\text{hyp} = \dfrac{\text{adj}}{\cos \alpha}\)
angle + côté opposé hypoténuse sinus \(\text{hyp} = \dfrac{\text{opp}}{\sin \alpha}\)
angle + côté opposé côté adjacent tangente \(\text{adj} = \dfrac{\text{opp}}{\tan \alpha}\)
2 côtés angle fonction inverse \(\alpha = \cos^{-1}, \sin^{-1}\) ou \(\tan^{-1}\)

13. Application complète

Situation professionnelle — Fabrication d'un meuble d'angle

Un menuisier agenceur doit fabriquer un meuble d'angle pour une cuisine. Le meuble occupe un coin à 90° et sa façade en diagonale mesure 60 cm. L'angle entre la façade et le mur de droite est de 55°.

Le menuisier doit calculer :

  1. la profondeur du meuble le long du mur de droite ;
  2. la profondeur du meuble le long du mur de gauche ;
  3. vérifier ses résultats avec le théorème de Pythagore.
Résolution complète
Meuble d'angle — vue de dessus 55° mur gauche = ? mur droite = ? façade = 60 cm

1. Profondeur le long du mur de droite (côté adjacent à 55°) :

\[\cos(55°) = \frac{\text{mur droite}}{60} \quad \Longrightarrow \quad \text{mur droite} = 60 \times \cos(55°) = 60 \times 0{,}5736 \approx 34{,}4 \text{ cm}\]

2. Profondeur le long du mur de gauche (côté opposé à 55°) :

\[\sin(55°) = \frac{\text{mur gauche}}{60} \quad \Longrightarrow \quad \text{mur gauche} = 60 \times \sin(55°) = 60 \times 0{,}8192 \approx 49{,}1 \text{ cm}\]

3. Vérification par Pythagore :

\[34{,}4^2 + 49{,}1^2 = 1183{,}4 + 2410{,}8 = 3594{,}2\] \[60^2 = 3600\]

Les valeurs sont cohérentes (l'écart vient des arrondis). Le calcul est correct.

4. Vérification par la relation fondamentale :

\[\cos^2(55°) + \sin^2(55°) = 0{,}5736^2 + 0{,}8192^2 = 0{,}329 + 0{,}671 = 1{,}000 \quad \checkmark\]

À retenir — L'essentiel du chapitre

14. Erreurs fréquentes

Inverser les côtés opposé et adjacent
Le côté opposé à l'angle \(\alpha\) est en face de cet angle ; le côté adjacent est à côté de l'angle (mais différent de l'hypoténuse). Se tromper entraîne l'utilisation du mauvais rapport.
Conseil : identifier d'abord l'hypoténuse (face à l'angle droit), puis les côtés opposé et adjacent par rapport à l'angle donné.
Calculatrice en mode RAD au lieu de DEG
Travailler avec une calculatrice en mode radians quand on calcule en degrés donne des résultats totalement faux. Par exemple, \(\sin(30)\) en mode RAD donne 0,988 au lieu de 0,5.
Conseil : toujours vérifier le mode de la calculatrice avant tout calcul trigonométrique. Changer via le menu ou la touche DRG/MODE.
Confondre \(\sin^{-1}\) et \(\frac{1}{\sin}\)
La notation \(\sin^{-1}(\ldots)\) désigne la fonction arcsinus (inverse de sin), pas l'inverse multiplicatif \(\frac{1}{\sin(\ldots)}\).
Conseil : pour trouver un angle, utiliser la touche \(\sin^{-1}\) (ou ASIN/arcsin) de la calculatrice, pas \(1/\sin\).
Arrondir les valeurs intermédiaires
Arrondir à chaque étape accumule des erreurs et peut donner un résultat final incorrect. Par exemple, arrondir \(\sin(35°) = 0{,}57\) au lieu de \(0{,}5736\) introduit une erreur.
Conseil : conserver toutes les décimales sur la calculatrice jusqu'à la toute dernière étape, puis arrondir uniquement le résultat final.

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