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Valeurs trigo particulières (collège)

Bonjour.

Démontrer que :
-Sin 30° = 1/2
-Sin 45° =( 2^1/2)/2.
-Sin 60° = (3^1/2)/2.
Sans appliquer le théorème de Pythagore (le théorème de Thalès est autorisé).
Cette démonstration est destinée un élève de niveau collège.

Cordialement.
Djelloul Sebaa
«1

Réponses

  • Bonjour,
    Pour $\sin(45°)$ on peut déterminer la longueur de la diagonale d'un carré de côté $1$ par un calcul d'aire :119242
  • Pour 30°, la considération d'un triangle équilatéral et de sa hauteur convient.
    Pour 60°, on ne voit pas bien comment trouver ce $\sqrt 3$ sans utiliser le théorème de Pythagore.
  • Je félicite gerard0 pour son 30000 messages. Je te souhaite gerard longue vie et bonheur.
    Le 😄 Farceur


  • $AB=4$ et $AH=1$.
    On montre que $HC=\sqrt{3}$ en utilisant le fait que $AHC$ et $BHC$ sont semblables.
    D'où le résultat pour $sin(60°)$ car $AOC$ est équilatéral.119246
  • Effectivement, Ludwig,

    ça n'utilise pas le théorème de Pythagore.

    Cordialement.
  • Pour la construction de ma figure on doit écarter le cercle, car le théorème de l'angle inscrit n'est plus au programme. On part donc d'un triangle équilatéral $ABC$ de côté $2$, on place $A'$ le symétrique de $A$ par rapport à $B$ et $H$ le pied de la hauteur issue de $C$.119254
  • Bonjour.

    Je ne comprend pas comment les figures données sont des preuves de ce qui est demandé et comment ces figures se passent du théorème de Pythagore.

    Cordialement.

    Cherche livres et objets du domaine mathématique :

    Intégraphes, règles log et calculateurs électromécaniques.

  • J'explique pour sin(30°) : dans le triangle équilatéral ABC de côté AB=a, le sommet A se projette sur (BC) en H, milieu de [BC]. le triangle rectangle AHB a un angle de 30° puisque la hauteur est bissectrice; et on calcule le sin de son angle en A :
    $\sin(30°) = \frac{BH}{AB} = \frac{\frac a 2}{a} = \frac 1 2$

    Cordialement.
  • Les dessins se lisent en Z : NW NE SW SE
    Segments oranges, longueur unité.



    NW : $2$ côté$^2$ = diagonale$^2=(\sqrt{2})^2 \qquad\sin 45°=1/\sqrt{2}$

    $x$ et $y$ : grande, resp petite diagonale du losange $30°$

    Comparaison des aires de NW et NE : $xy=1$

    Comparaison SW-SE : $x-y=\sqrt{2}$

    On a $x=2\cos 15°$ et $y=2\sin 15°$

    ETC.

    Proposition pour $\sqrt{3}$ suit.
  • C'est revu, corrigé, complété.119264
  • Bonjour,

    Connaissez-vous des problèmes niveau collège où l'utilisation d'une de ces valeurs remarquables permet de trouver le résultat exact ? (pas la hauteur d'un triangle équilatéral évidemment)
  • Bonjour Ludwig
    Pour te donner des idées, peut-être ...
    Bien amicalement
    JLB119288
  • Oui merci jelobreuil, ça marche. Peu probable en effet que les élèves voient dans $ABC$ la moitié d'un triangle équilatéral, et qu'ils utilisent le théorème de Pythagore pour faire le calcul. Ils se lanceront dans la trigo c'est sûr.
    J'ai simplifié ton problème, pour que la consigne soit "minimale" :
    $ABC$ est un triangle rectangle en $B$, avec $\widehat{BAC}=60°$ et $AB=1$.
    $B'$ est le symétrique de $B$ par rapport à $A$.
    Montrer que $B'C = \sqrt{7}$.

    PS : il vaut mieux régler les calculatrices, en début d'année, pour qu'elle affiche les résultats sous forme décimale. Cela évitera d'être parasité par les résultats exacts qu'elles peut parfois donner, comme ici : $\tan(60)=\sqrt{3}$.119302
  • Merci Ludwig,
    Je suis content que mes modestes "trouvailles" servent à quelque chose !
    Mais comment penses-tu que les élèves vont répondre ? Que veux-tu dire par "ils se lanceront dans la trigo" ?
    Et attention, ce n'est pas BC, mais B'C, qui vaut racine de 7 !
    Bien cordialement
    JLB
  • Merci jelobreuil j'ai corrigé.
    Un chemin possible : on veut calculer $B'C$, je sais que $BB'C$ est rectangle en $B$. Je connais $BB'$, c'est $2$. Mince je ne connais pas $BC$, comment faire pour le trouver ? Pythagore ? Hum... $AC$ n'est pas connu. Avec la trigo dans le triangle $ABC$ !
    Bon après faut pas se leurrer peu d'élèves trouveront seuls, mais on peut les guider. Pas mal cet exo je trouve, il fait faire des petits calculs avec des racines carrées, on en voit pas tant que ça. Un bon ascenseur, accessible au plus grand nombre. Je vais en chercher d'autres du même type, même si le nombre d'angles utilisables est très petit.
  • Bonjour.

    J'ai vu les arguments mais je dois être déformé car j'y vois des utilisations indirectes du théorème de Pythagore.

    En tous cas merci.

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    Intégraphes, règles log et calculateurs électromécaniques.

  • Bonjour, Ludwig, Dreamer et tous,
    Ludwig, merci, je vois le cheminement ...
    Dreamer, c'est sûr que pour un esprit averti, il y a du Pythagore indirect. Mais justement, le GROS problème, j'en ai vraiment l'impression, c'est que pour les collégiens d'aujourd'hui, il leur faut absolument du Pythagore direct ! Sans quoi ils renâclent ! J'avoue que je ne me rappelle pas du tout ce qu'il en était pour moi à l'époque, il y a 55 ans ...
    Bien cordialement
    JLB
  • Bonjour.

    Peut-on calculer l'aire du parallélogramme en fonction des diagonales.

    Cordialement
    Djelloul Sebaa.
  • Dit comme ça non.
    Pour deux diagonales données, on peut faire varier l’angle.
    L’angle droit donnera un losange et une aire optimale.
    Avec l’angle, oui.
  • PROBLEME N° 2
    ......................................................................................................................

    Rebonjour.

    ABCD est un parallélogramme fixe avec l'angle A = 120° et l'angle B = 60°et les longueurs AB et BC sont données.

    Avec ces hypothèses peut-on calculer l'aire de ce parallélogramme en fonction des diagonales.

    Cordialement.
    Djelloul Sebaa

    .............................................................................................................................................
  • Bonjour

    Ben oui.
    Ce site est fatigant. Les gens modifient sans cesse leurs messages passés, et on ne comprend plus rien à la discussion. Je suis nostalgique du temps où, si on postait une bêtise, on devait l'assumer. Et si on cite le passage pour l'ancrer, l'administrateur supprime en disant qu'on n'a pas besoin de recopier le message passé.
  • Bizarre ce "en fonction des diagonales", puisque les côtés sont connus, ce qui permet de calculer l'aire.
  • Ludwig, peut-être cela t'inspirera-t-il aussi ?
    Mais c'est d'un niveau un peu plus élevé, je le reconnais ...
    Bien cordialement
    JLB119358
  • Bonjour

    ABCD est un parallélogramme fixe avec l'angle A = 120° et l'angle B = 60°et les longueurs AB = 2 . BC sont données.


    Cordialement.
    Djelloul Sebaa
  • Pourquoi poser cet exercice de classe de troisième ? Tu ne sais plus faire ?
    Tu n'as jamais été très clair, mais maintenant ça devient incompréhensible ("les longueurs AB = 2 . BC sont données"), et de niveau de plus en plus bas
  • Bonjour.

    Je voulais juste répondre indirectement à la question posée par jelobreuil (voir ci-dessus ) .

    Cordialement.
    Djelloul Sebaa
  • Alors tu écris n'importe quoi, il n'y a pas de A et de B dans le dernier message de Jelobreuil !
  • Djelloul Sebaa, tu as dû t'emmêler dans tes messages : ton avant-dernier message, celui de cette nuit, reprend ton message précédent d'hier ...
    Bien cordialement
    JLB
  • Bonjour.

    -Sin 30° = 1/2.....................................................(Demonstration donnée à base du theoreme de Thales.)

    -Sin 45° =( 2^1/2)/2...........................................(Demonstration donnée à base du theoreme de Thales )

    -Sin 60° = (3^1/2)/2...........................................(Demonstration non encore donnée à base du theoreme de Thales )

    Cordialement.
    Djelloul Sebaa.
  • Bonjour


    Demontrer que:
    -Sin 60° = (3^1/2)/2.
    Sans appliquer le théorème de Pythagore (le théorème de Thalès est autorisé).
    Cette démonstration est destinée un élève de niveau collège.

    Cordialement.
    Djelloul Sebaa
  • Un petit casse-tex :-D pour tuer le temps pendant le confinement.
    Déduire de cette figure les valeurs exactes de $\cos 72°$ et $\cos 36°$ en restant au niveau collège.119774
  • djelloul sebaa écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?8,2205760,2213910#msg-2213910
    Pourquoi demander si tu ne lis pas les réponses ? Une méthode a été proposée il y a 12 jours !!
  • Bonjour


    Démontrer ( à l'aide du théorème de Pythagore ) que :

    -Sin 30° = 1/2

    Cordialement.
    Djelloul Sebaa
  • Un triangle équilatéral et une hauteur.

    Édit : N’oublions pas de dire qu’il s’agit d’une trisection de l’angle droit 8-)
  • Bonjour.

    Merci Dom pour la réponse , j'ai dit théorème de Pythagore : donc il ne faut pas utiliser le triangle EQUILATERAL.

    Cordialement .
    Djelloul Sebaa
  • $ABC$ est rectangle en $B$ avec $AC=1$. Je note $x=BC=\sin(30°)$.
    Alors $AB=\sqrt{1-x^2}$ (Pythagore dans $ABC$).
    Les triangles $ABC$ et $BCH$ sont semblables donc $ \frac{AB}{x} = \frac{x}{BH}$, c'est-à-dire $HB= \frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}.$
    D'où $AH=HC=\frac{x}{\sqrt{1-x^2}}$ (Pythagore dans $BHC$).
    En calculant l'aire du triangle $ABC$ de deux façons différentes on montre que $KH=\frac{x-2x^3}{\sqrt{1-x^2}}.$
    Mais $x=\sin(30°)=\frac{KH}{AH}$. On obtient donc l'égalité $x^2=x-2x^3$.
    Cette égalité est vérifiée pour trois nombres seulement : $0$, $-1$ et $\frac{1}{2}$.
    Seul $\frac{1}{2}$ convient. Donc $\sin(30°)=\frac{1}{2}$.119806
  • On peut aussi remarquer que les triangles $AHK$, $KHC$ et $BHC$ sont égaux.
    Ce qui montre directement que $\sin(30°)=\frac{1}{2}$.
  • Je n’ai pas compris pourquoi parler d’un triangle équilatéral déchire le contrat « avec Pythagore ».
  • Bonjour.

    Voici la solution;
    :
    Soit ABC rectangle en C tel que l'angle B = 60° et l'angle C=30°.avec AB = c et AC = b et BC = a
    D'ou l'angle B = 2. l'angle C

    1) Appliquons le theoreme de la trisection angulaire .
    Donc : b^2 = a^2 + a.c posons a= 1 ( 1: unité de mesure )
    d'ou b^2 = 1 +1..c = 1+c.
    donc b^2 = 1 + c...............................................( 1 )

    2)Appliquons le theoreme de Pythagore:
    le triangle ABC est rect en C cela implique :c^2 = a^2 + b^2 implique c^2 = 1^2 +b^2 entraine : b^2= c^2 -1.......................( 2)
    (1) = (2) implique 1 + c = c^2- 1 entraine c^2 - c - 2 = 0 entraine ( c -2 )(c +1 ) = 0
    D'ou : c = 2 ( solution convenable) ou bien c= -1 ( solution à rejeter)

    Donc : SIN(30°) = a /c = 1/2 ..............cqfd.

    Methode de Pythagore combinée a celle de la trisection angulaire................(solution variante).

    Cordialement.
    Djelloul Sebaa
  • Je n'ai pas compris non plus pourquoi utiliser le théorème de Pythagore implique de ne pas utiliser le triangle équilatéral.. et cette façon de faire avec le triangle équilatéral est certainement la meilleure.

    La seule utilisation du théorème de Pythagore ne permet pas de conclure d'ailleurs, il faut bien faire intervenir une autre propriété (des triangles semblables pour la solution de djelloul et la mienne, une propriété du triangle équilatéral pour Dom).
    Cela dit, on peut trouver la réponse uniquement en faisant des petits calculs angulaires et le théorème de Pythagore donc.

    Dans la figure ci-dessous, $ABC$ est rectangle en $B$ avec $AC =1$ et $\widehat{BAC}=30°$. La bissectrice de $\widehat{ACB}$ coupe $[AB]$ en $H$.
    On commence par montrer que le triangle $AHC$ est isocèle en $H$ par un petit calcul angulaire.
    On note $x=BC=\sin(30°)$, $y=AH=HC$ et $z=BH$.
    L'application du théorème de Pythagore permet d'obtenir les égalités $AB=y+z=\sqrt{1-x^2}$, $x^2+z^2=y^2$ et $(y+z)^2+x^2=1$. De ces deux dernières égalités on déduit que $2y(y+z)=1$, c'est-à-dire $y=\frac{1}{2\sqrt{1-x^2}}$. D'où $z=\sqrt{1-x^2}-y=\frac{1-2x^2}{2\sqrt{1-x^2}}.$
    Enfin $x=\sin(30°)=\frac{z}{y}$ s'écrit $x=1-2x^2$. D'où le résultat.119824
  • @ gai requin : j'ai trouvé une solution à ton casse-tex, mais avec des calculs que des collégiens ne pourront certainement pas faire. Il y a une astuce ? J'ai pensé à un calcul simultané $\cos(36°)$ et $\cos(72°)$ mais je n'aboutis pas.
  • Bonjour.

    Énoncé :

    ABC triangle rect en A . l'angle B = 60° . l'angle C = 30° ; le pt D appartient au segment [AC] tels-que CD = x et AD = AB = 1 ( 1 : unité de mesure

    1) Faire la figure .

    2) Etablir l'équation du 3e degré : x^3 + 3.x^2 - 2 = 0 (à partir de la figure )

    3) Resoudre l'équation .

    Cordialement
    Djelloul Sebaa
  • Bonjour,

    en supposant que rect signifie rectangle et que pt signifie point , il vient :
    (x+1)2 + 12 = 22 = 4 soit x2 + 2x - 2 = 0 et donc (x+1)(x2 + 2x - 2) = x3 + 3x2 - 2 = 0 .

    Une équation du premier degré et une équation du second degré ; on devrait pouvoir en venir à bout.

    Quel est l'intérêt d'avoir une équation du troisième degré quand le second degré suffit ?

    Bien cordialement.

    kolotoko
  • Pour $\cos(36°)$ il y la première partie de ce devoir maison (merci à son auteur Frédéric Mangeard).
    On peut simplifier un peu sa figure : pas besoin du point $E$ en écrivant la proportionnalité des côtés dans les triangles semblables $ABC$ et $BDC$. Mais on tombe encore sur une équation du deuxième degré, qui n'est pas au programme de troisième..
  • Bonjour à tous
    Il ne faut pas oublier quand même les angles dont les lignes trigonométriques se calculent sans utiliser les axiomes de Thalès et de Pythagore.
    J'ai bien l'impression que les angles dont on soit à peu près assuré de leurs définitions se limitent à ceux là!
    Amicalement
    [small]p[/small]appus.
  • On peut quand même s'en tirer sans l'équation du second degré, au prix d'un petit artifice : on pose $x=CM$ (la bissectrice de l'angle $\widehat{ABC}$ coupe $[AC]$ en $D$ et $M$ est le milieu de $[AD]$). Comme $ABC$ et $BCD$ sont semblables on a $ \frac{x+2}{4} = \frac{4}{x-2}$, ce qui permet d'utiliser une identité remarquable pour obtenir $x=\sqrt{20}$. De là on en déduit $AB$ puis $BH$ et enfin $\cos(36°)$.119890
  • Et on a même intérêt à prendre $BC=2$ pour obtenir directement $\cos(36°)= \frac{1+\sqrt{5}}{4}$ (la simplification des racines carrées n'étant plus au programme du collège).
  • Pour $\cos(15°)$ et $\sin(15°)$ il y a cette preuve sur le site de Cut the Knot, qui présente l'avantage de ne pas donner les résultats sous la forme d'une racine d'une racine (sur laquelle on peut souvent tomber), mais directement sous une forme simplifiée. Ce serait presque faisable au collège. La valeur exacte de $\tan(15°)$ est en tous cas facile à déterminer.
  • Petit recueil de problèmes, niveau troisième.
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