comment faire pour demontrer sin(a+b)

bonjour,
j'ai une interrogation assez simple et pourtant j'y arrive pas comment faire pour demontrer rigoureusement les formules d'additivités trigo comme sin(a+b)=sin(a)cos(b)+sin(b)cos(a) etc..
d'avance merci...

Réponses

  • Bonsoir,

    En 1ère S, je dirais avec le produit scalaire, en TS avec les nb complexes et les formules d'Euler... quel est ton niveau ?
  • je suis en licence mais disons que je cherche un moyen entierement trigo.. mais les complexes j'y avais pas pensé ;)
  • avec les exponentielles en identifiant partie rélle et partie imaginaire...
  • Bonjour,
    tu peux pour cela considérer la formule :
    $$e^{i(a+b)}=e^{ia}e^{ib}$$

    jérémy
  • Bonsoir,
    personnellement la première fois que j'ai vu ces formules (au Maroc), on les a abordées avec les rotations . Ainsi en effectuant le produit matricel de deux matrices de rotations d'angles $\alpha_1$ et $\alpha_2$, on trouve la matrice de la rotation d'angle $\alpha_1+\alpha_2$.
    Quant à l'utilisatoin des formules d'Euler, je ne trouve pas ça juste puisque ces formulent utilisent implicitement la formile de Moivre qui elle même utilise les formules que vous cherchez.
    Qu'en pensez-vous?
    Simoh
  • Bonjour,
    tu peux pour cela considérer la formule :
    $$e^{i(a+b)}=e^{ia}e^{ib}$$

    jérémy
  • Je trouve que vos preuves sont plus des conséquences du résulats et qu'elle peut paraitre de bonnes preuves mais bing, il faut quand même travailler un peu plus. Je pense pas me gourrer en disant que l'on peut prouver ça avec de la bonne vieille géométrie plane sur le cercle unité : thalès et/ou pithagore...
  • Il y a des démonstrations purement géométriques pour le cas où les angles sont aigus.
    Une utilises le théorème de PTOLEMEE sur le quadrilatère inscriptible et surement la méthode originale des anciens.
    L'autre, une remarquable propriété du cercle et de cordes.
    Les deux sont de niveau seconde
    Et une autre, une figure remarquable : le triangle rectangle du niveau 3ième
    Je joins des fichiers pdf expliquant les deux dernières.
    JL
  • Bonsoir,

    Une autre façon pour démontrer les formules de trigo (c'est un peu
    tiré par les cheveux mais bon...) :
    f(b)=sin(a+b) est solution de l'équa dif :
    y''+y=0
    donc f(b)=u sin(b)+ vcos(b)
    en b=0 v=sin(a)
    en b=-a on a alors u=cos(a) (ou en prenant la dérivé en 0)...

    Eric 2
  • Bonsoir à tous,

    Voici une démonstration (fondée sur la géométrie du triangle comme dans certaines pistes suggérées par les messages précédents)donnée par Olry Terquem (le 14 mai 1836)dans un journal méconnu "Le Géomètre" fondé par un prof. de Louis Le Grand (En fait ce journal ne tiendra qu'un an, mais en 1842 Terquem s'en inspirera fortement et fondera les Nouvelles Annales, célèbre lui.)
    La dém. s'intitule : "Nouvelle démonstration des formules sin (a +/- b), cos (a+/-b)"
    "1° On a les deux identités
    sin (2q - A) = sin A
    cos(2q - A) = - cos A
    [IL FAUT COMPRENDRE q = Pi/2]
    2° Soient un triangle ABC et Aa, Bb, Cc, les trois hauteurs (on fera la figure), on a l'équation évidente,
    Ac Bb = Aa Ba + Aa aC
    divisant les deux membres par le produit AC AB, il vient
    Bb/AB = (Aa Ba)/(AC AB) + (Aa aC)/(AB AC),
    ou bien sin A = sin (B+C) = sin C cos B + sin B cos C."
    Il procède de manière analogue avec cosinus.
    Cordialement. NV
  • C'est bien plus difficile de montrer sin'=cos et consort que les formules sin(a+b) et consort surtout de manière géométrique
  • Jean Luc, ce que tu as joint est intéressant mais s'agissant de démontrer géométriquement sin a+b pourquoi prendre de tels détours ? Peut être que quelque chose m'échappe, mais moi je ferais simplement ... voir pj.
    (avec toutes mes excuses anticipées si je suis à côté de la plaque :-)
  • Pas de problèmes : j'avais aussi cette démonstration...
    Mais les autres peuvent servir d'exercices ppour d'autres notions...
    Et puis il est toujours bon d'avoir plein de points de vue... (voir les x démonstrations de Pythagore)
    jl
  • merci Jean luc c'est tout a fait ce que je cherchais quelquechose de simple comme çà.. mais il existerait pas une methode entierement trigo qui utiliserait que des relations de trigo classiques...
    @micalement
  • Bonsoir à tous;

    Dans la preuve de Terquem (Cf post du Date: 02-18-05 01:35) , il fallait lire
    "2° Soient un triangle ABC et Aa, Bb, Cc, les trois hauteurs (on fera la figure), on a l'équation évidente,
    AC Bb = Aa Ba + Aa aC" au lieu " Ac Bb = Aa Ba + Aa aC".
    En fait, Terquem exprime de 2 manière différentes l'aire du triangle (en fait le double de cette aire): AC Bb d'une part et Aa Ba + Aa aC = Aa BC d'autre part.
    Ensuite, il divise par AC AB d'où directement la relation
    sin (B+C) = ....
    Terquem procède de même géométriquement pour cos (B+C). Remarque : on peut le déduire de la formule sin (B+C) en dérivant par rapport à B par exemple.
    Cordialement. NV
  • Ludovic, pourquoi dites-vous à Simoh que ses preuves ne sont pas justes?
    Personnellement, je les trouve justes et rapides.
    Seraf
  • Moi j'aime bien les preuves simples, alors je dirai comme en premiere, avec le produit scalaire.
  • Autre méthode : avec des triangles semblables (vu dans un manuel scolaire de 1836)
  • Bonsoir;

    Je souhaiterais avoir, si possible, les références de l'ouvrage de 1836 évoqué par Jean Emile. Auteur ? Niveau ? Merci. Cordialement. NV
  • Une petite remarque : si vous utilisez le produit scalaire, la formule est la conséquence de la formule xx' + yy' qui découle de la bilinéarité. Et comment démontrez-vous cette bilinéarité (de manière élémentaire) ?
    JL
  • Pour Norbert Verdier :

    Traité élémentaire de mathématiques ,
    par M. l'abbé Pinault,
    édité par Gaume Frères , libraires ,
    5 rue do Pot-de-Fer ,
    Paris 1836
  • Merci à Jean Emile pour son indication bibliographique. Dès que j'irai à la BNF, je jetterai un oeil à cet ouvrage de 1836 que je ne connaissais pas. NV
  • Jean luc c'est pas la definition du produit scalaire? forme bilineaire non dégenerée => xx'+yy'? :'-( mais la remarque est tres pertinente :) je ne pensais pas mettre autant de zouk avec une question si bete...
  • Le produit scalaire en lycée (ou en physique) n'est pas défini comme un f bl s mais par projection ou par la différence du carré des longueurs des diagonales du parallélogramme (divisé par 4) formé par les vecteurs. Il faut ensuite démontrer la bilinéarité (ça se fait de façon élémentaire si on part de la projection mais c'est long et il faut envisager les cas et en plus je ne suis pas satisfait des démos car il y a des difficultés cachés, trop de dessins...).
    Ce n'est qu'après qu'on généralise pour créer le produit scalaire sur un ev.
    Donc si on veut rester élémentaire, on ne peut pas partir de la définition que tu proposes ou alors démontrer que le p.s. élémentaire est bien un produit scalaire général d'où ma question...
    En fait, il vaut mieux démontrer les formules d'addition et ensuite en déduire la bilinéarité comme corrollaire.
    JL
  • On peut voir le problème de cette manière : mais d'où viennent les fonctions circulaires ?
    En définissant par exemple $Arctan(x)$ par l'intégrale $\int_{0}^{x} \frac {1}{1+t^2}.dt$, on peut ensuite définir $tan$, et donc $cos$ et $sin$. Il est ensuite possible de démontrer les propriétés algébriques de ces applications. (J'ai vu ça dans le bouquin de sup de Monier.)
    Mais chacun a sa manière de voir ..

    @+
  • merci a tous pour vos reponses toutes aussi interessantes les unes que les autres :):) je ne pensais pas qu"il y eut autant de point de vue sur ce type de demonstration ;)
    @micalement
  • Tu utilises les deux formules primaires du produit scalaire...Au niveau seconde, ya deux définitions connues :

    Soit un repère trigo (O, i, j)

    --> --> -->
    avec angle(i, OM) = a donc OM (cos a;sin a)
    --> --> -->
    et angle (i, ON) = b ON (cos b,sin b)

    a < b
    et OM=ON=1

    définitions (dans un repère orthonormal direct)
    --> -->
    OM . ON = ||OM||.||ON||.cos(b-a)

    et

    --> -->
    OM . ON = x x' + y y' = cos a cos b + sin a sin b

    Et voilà, c'est pas sorcier...Si le pauvre étudiant en 3ème que je suis y arrive, vous devriez y arriver ;-)
  • Bonjour (:-) 15 4 2011
    IL y a une méthode générale pour démontrer toutes ces relations fonctionnelles : c'est le théorème du rang avec les jacobiens nuls
    Voir pour d'autres demonstrations quadrature 80 avril -juin 2011 pp 19-20
  • Se pose toujours la question de qu-est-ce qui est admis qu'est-ce qui ne l'est pas AVANT de commencer une preuve. La notion de sinus et de cosinus est une notion de collège (enfin l'était il n'y a pas si longtemps). Les notions de rotations (tourner) le sont presque aussi, pas tellement le reste.

    La plupart des preuves (enfin j'imagine, je ne les ai pas consultées) évoquées ci-dessus seraient valables à condition de les rédiger de manière qu'elles aient l'air de n'admettre presque rien, ça peut se faire en éliminant leur coupure dans une certaine mesure.

    Par exemple, il est probablement vrai que la démonstration avec les nombres complexes est la meilleure, à condition d'opérer une traduction presque mot à mot:

    multiplication->composition de rotations

    et d'introduire les similitudes notion qui elle aussi est presque "collège-soluble", de sorte que

    $(\C, +, \times)$ devienne $(Similitudes, "+" , composition)$

    L'abstrait qui nait alors ne doit pas être un "inconvénient" même si on sait qu'humainement c'en est un pour les gens (c'est souvent un refus ou un malentendu d'ailleurs), c'est la seule petite concession à faire à la science.

    Bon, j'essaie cet exercice de traduction:

    $exp( i[a+b] ) = exp(ia)\times exp(ib)$

    ce qui donne:

    $cos(a+b) + isin(a+b) = [cos(a)+isin(a)] \times [cos(b)+isin(b)] = (cos(a)cos(b)-sin(a)sin(b)) + i (cos(a)sin(b)+cos(b)sin(a))$

    dont les formules résutent par le théorème $\forall x,y,u,v$ dans $\R: x+iy=u+iv$ => $x=u$ et $y=v$

    Maintenant, je fais un copier-coller et je remplace:

    touner d'un angle (a+b) = tourner d'un angle a puis tourner d'un angle b

    ce qui donne:

    l'effet abscisse de tourner de (a+b) + l'effet ordonnée de tourner de (a+b) = (l'effet abscisse de tourner de a + l'effet ordonnée de tourner de a ) suivi de (l'effet abscisse de tourner de b + l'effet ordonnée de tourner b) = [effet abscisse de tourner de a suivi de effetabscisse de tourner de b] + [effet abscisse de tourner de a suivi de effet ordonnée de tourner de b ] + [effet ordonnée de tourner de a suivi de effet abscisse de tourner de a] + [effet ordonnée de tourner de a suivi de effet ordonnée de tourner de b]

    On obtient donc:
    1) effet abscisse de tourner de (a+b) = [effet abscisse de tourner de a]suivi de [effet abscisse de tourner de b] - [effet ordonnée de tourner de a][effet ordonnée de tourner de b]
    et
    2) effet ordonnée de tourner de (a+b) = [effet abscisse de tourner de a]suivi de [effet ordonnée de tourner de b] + [effet abscisse de tourner de b][effet ordonnée de tourner de a]

    Les signes "=" en couleur ne sont pas justifiés de manière évidente ici parce que c'est juste une traduction, mais au moins, on retrouve exactement les deux endroits où il reste à justifier quelque chose (et qui est assez intuitif en fait)
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
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