Angles et trigonométries pour Première S

Sur un cercle, deux sens de parcours sont possibles :
–le sens positif (ou sens direct ou sens trigonométrique)
–le sens négatif (ou sens indirect ou sens des aiguilles d'une montre)

SoientO,MetNtrois points tels queu=OMetv=ON.
SoitCle cercle de centreOet de rayon 1 qu'on appelle
cercle trigonométrique.
La demi-droite [OM) coupeCenA.
La demi-droite [ON) coupeCenB.
On obtient une mesure de l'angle orientéu ,v, en
calculant la longueur parcourue sur le cercle pour aller de
A à B et en lui donnant un signe représentant le sens de
parcours.

2. Mesures des angles orientés

N

M

1. Orientation du plan
+

_

Soientuetvdeux vecteurs non nuls. Le coupleu,vforme un angle orienté.

B Angles orientés

A

Soient A et B deux points d'un cercle de centre O et de rayon r tels que
la mesure de l'angle géométriqueAOBen radians soit.
La longueur de l'arc AB est égale àr.
Rappel : la longueur du cercle est 2r. .

a

O

B

a

O

A

radians 0

degrés

0

180

30

6

45

4

60

3

90

2

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Angles et trigonométrie

A Le radian

Propriété

B

Le radian est l'unité de mesure d'angle pour laquelle un angle plat a une mesure égale à.

Conversion degrés-radians
Si la mesure d'un angle est a en dégré eten radians, alors=18a0.
Valeurs remarquables



Si la mesure en radians deAOBest, les mesures de l'angle orientéu,vsont de la forme
+ 2kou + 2kselon le sens de parcours pour aller de A à B,kétant un entier relatif.

Exemple
BOABest un triangle équilatéral.
e s est donc.
La mesure deAOBn radian 3
OAL'angle orientéOadmet comm
A , OBe mesures , ou
3
7 − 5
2=ou−2=, ....
3 3 3 3
L'angle orientéOB , OAadmet comme mesures−3, ou−32=35ou

− −7
2=, ....
−
3 3

3. Mesure principale d'un angle orienté

Parmi toutes les mesures d'un angle orienté, une seule se trouve dans l'intervalle ],]; elle
est appelée mesure principale de l'angle orienté.
Siest la mesure principale de l'angle orientéOA , OB, alors || est la mesure en radian de
l'angle géométriqueAOB.

Exemple
Trouver la mesure principale d'un angle dont l'une des mesures est 113.
Comme 113 , on retire des multiples de 2jusqu'à obtenir un résultat contenu dans
l'intervalle ],].
1112   −
= − =2×2− = 2×2.
3 3 3 3 3
−
Comme 3 se trouve dans l'intervalle ],], il s'agit de la mesure principale de l'angle.

4. Propriétés des angles orientés

Angles et vecteurs colinéaires
Deux vecteurs non nulsuetv sont colinéaires si et seulement si la mesure principale de
l'angle orientéu ,vest égale à 0 ou à.
Si cette mesure est 0, les vecteursuetv ont le même sens, il existe un réel positifktel que

v=k u.
Si cette mesure est, les vecteursuetvont des sens opposés, il existe un réel négatifktel
quev=k u.

Re ation de Chasles
Quels que soient les vecteursu,vetw, on au,vv , w=u,w.

Conséquences :
v ,u=−u ,v;u ,−v=u , v;−u,v=u,v;−u,−v=u ,v.

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C Sinus et cosinus d'un angle orienté

1. Définitions

Le plan est muni d'un repère orthonormalO , i ,jdirect; on ai ,j=2.
On considère le cercle trigonométrique, cercle de centre O et de rayon 1.

sin(x)

O

M

x
cos(x)

2. Valeurs remarquables

La figure s

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A tout réelx, on associe le point M du cercle trigonométrique tel
quexsoit une mesure de l'angle orientéi , OM.
On appelle alorscos(x)l'abscisse du point M etsin(x)l'ordonnée
du point M.

angle

cosinus

sinus

0

1

0


6
3
2
1
2



4
2
2

2
2


3
1
2

3
2


2

0

1



-1

0

3. Propriétés

Po

tout réelx, on a les propriétés suivantes :
•cos(x)² + sin(x)² = 1
• 1cos(x)1 et 1sin(x)1.
cos(x+ 2) = cos(x) et sin(x+ 2) = sin(x).

•

a figure suivante permet de retrouver rapidement quelques autres formules :

-x

+x

x

-x

a) cos(x) = cos(x) et sin(xs ni= )(x)
b) cos(x)(os c =x sin() etx) = sin(x)
c) cos(+x =os c()x) et sin(+xin() = sx)

D'autre part,
cos2 −x=sinxet sin2−x=cosx.

D Coordonnées polaires d'un point

Le plan est muni d'un repère orthonormal ,O , ijdirect; on
ai , j=.2

1. Définition

O

r



M

Pour tout pointMdistinct deO, un couple (r,) tel queOM=ret
i , OM=est un couple de coordonnées polaires de M.

2. Lien entre coordonnées polaires et coordonnées cartésiennes

SoitMun point de coordonnées cartésiennes (x,y) et de coordonnées polaires (r,).
On a les trois égalités suivantes :
• r=x2y2
•x=r.cos() ou cos()x

=
r

• y=r.sin() ou sin() =y

r

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Exemple 1

Exemple 2

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
Le pointM comme coordonnées polaires. 3a 3,
Quelles sont ses coordonnées cartésiennes ?

On ax= 3×cos

ety= 3×sin


3


3

= 3× 21 3 = 2

= 3× 3 =323.
2

Les coordonnées cartésiennes deMsont donc

3 33
2, 2

Le pointNa (2, -2) comme coordonnées cartésiennes.
Quelles sont ses coordonnées polaires ?

On ar 2 =2−22=8 2= 2 .
Ainsi cos()= 2 22= 21= 2 2 et
−2−1
sin() == =−2ue it qudéd ne nO .2=−4.
222

Les coordonnées polaires deNsont donc 22,−4

.