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Ch. 20 Mathématiques · 1ère Industrielle (PF)

Angles orientés

Objectif Général 4 — Trigonométrie et angles orientés. Mesure principale, cercle trigonométrique, relation de Chasles pour les angles, congruence modulo 2π.

1. Angle orienté et mesures

Définition

Sur le cercle trigonométrique, le sens direct (ou sens trigonométrique) est le sens anti-horaire (inverse des aiguilles d'une montre). Pour deux vecteurs non nuls u et v, l'angle orienté (u,v) admet une infinité de mesures, toutes de la forme θ + 2kπ (k ∈ ℤ), où θ est une mesure particulière. La mesure principale est l'unique mesure appartenant à ]−π ; π].

Exemple résolu

Un angle orienté a pour mesure 11π/3. On retranche 2π = 6π/3 : 11π/3 − 6π/3 = 5π/3 (encore > π). On retranche encore 2π : 5π/3 − 6π/3 = −π/3, qui appartient à ]−π;π]. Mesure principale = −π/3.

2. Relation de Chasles pour les angles orientés

Propriété

Pour trois vecteurs non nuls u, v, w : (u,v) + (v,w) = (u,w) [2π] (égalité modulo 2π).

Exemple résolu

Si (u,v) = π/4 [2π] et (v,w) = π/3 [2π], alors (u,w) = π/4+π/3 = 3π/12+4π/12 = 7π/12 [2π].

3. Congruence modulo 2π

Méthode

Pour trouver la mesure principale d'un angle de mesure θ, on cherche l'entier k tel que θ − 2kπ ∈ ]−π ; π], en ajoutant ou en retranchant des multiples de 2π.

Exemple résolu

θ = 29π/6. On retranche 2×2π = 24π/6 : 29π/6 − 24π/6 = 5π/6, qui appartient bien à ]−π;π] (5π/6 ≈ 2,62 < π ≈ 3,14). Mesure principale = 5π/6.

4. Angles associés (lignes trigonométriques)

Formules à connaître
Anglecosinussinus
−xcos(−x) = cos xsin(−x) = −sin x
π−xcos(π−x) = −cos xsin(π−x) = sin x
π+xcos(π+x) = −cos xsin(π+x) = −sin x
π/2−xcos(π/2−x) = sin xsin(π/2−x) = cos x
π/2+xcos(π/2+x) = −sin xsin(π/2+x) = cos x
Exemple résolu

Calculer cos(2π/3) et sin(2π/3). On écrit 2π/3 = π−π/3 : cos(2π/3) = −cos(π/3) = −1/2 et sin(2π/3) = sin(π/3) = √3/2.

🧠 À retenir absolument

  • Sens direct = sens trigonométrique = anti-horaire
  • Mesure principale ∈ ]−π;π] ; toutes les mesures d'un angle sont θ+2kπ (k∈ℤ)
  • Chasles : (u,v)+(v,w) = (u,w) [2π]
  • Pour trouver la mesure principale, ajouter/retrancher des multiples de 2π
  • cos(π−x)=−cos x ; sin(π−x)=sin x ; cos(π/2−x)=sin x ; sin(π/2−x)=cos x
1

Mesure principale (1)

● Facile

Déterminer la mesure principale de l'angle de mesure 13π/4.

✅ Correction

13π/4 − 2×2π = 13π/4 − 16π/4 = −3π/4, qui appartient à ]−π;π].

2

Mesure principale (2)

● Facile

Déterminer la mesure principale de l'angle de mesure −17π/6.

✅ Correction

−17π/6 + 2π = −17π/6 + 12π/6 = −5π/6, qui appartient à ]−π;π].

3

Relation de Chasles

● Moyen

Sachant que (u,v) = 2π/5 [2π] et (v,w) = −π/5 [2π], déterminer la mesure principale de (u,w).

✅ Correction

(u,w) = (u,v)+(v,w) = 2π/5−π/5 = π/5 [2π], déjà dans ]−π;π].

4

Angles associés

● Moyen

Calculer cos(5π/6) et sin(5π/6).

✅ Correction

5π/6 = π−π/6. cos(5π/6) = −cos(π/6) = −√3/2. sin(5π/6) = sin(π/6) = 1/2.

5

Problème de synthèse

● Difficile

On sait que (u,v) = 7π/3 [2π] et (v,w) = −3π/4 [2π].

  1. Déterminer la mesure principale de (u,v).
  2. Déterminer, à l'aide de la relation de Chasles, la mesure principale de (u,w).
  3. Calculer cos et sin de la mesure principale obtenue en 1.
✅ Correction
  1. 7π/3 − 2π = 7π/3 − 6π/3 = π/3, déjà dans ]−π;π].
  2. (u,w) = (u,v)+(v,w) = π/3 − 3π/4. Au dénominateur commun 12 : π/3 = 4π/12, 3π/4 = 9π/12, donc (u,w) = 4π/12−9π/12 = −5π/12, déjà dans ]−π;π]. Mesure principale = −5π/12.
  3. cos(π/3) = 1/2, sin(π/3) = √3/2 (valeurs remarquables).

QCM — Auto-évaluation

10 questions · Une seule bonne réponse · Correction immédiate

0Score
0/10Répondues
Question 1 / 10

Le sens direct (trigonométrique) sur le cercle trigonométrique correspond au sens :

Question 2 / 10

La mesure principale d'un angle orienté appartient à l'intervalle :

Question 3 / 10

La mesure principale de l'angle 11π/3 est :

Question 4 / 10

La relation de Chasles pour les angles orientés s'écrit :

Question 5 / 10

cos(π−x) est égal à :

Question 6 / 10

sin(π−x) est égal à :

Question 7 / 10

La mesure principale de l'angle 13π/4 est :

Question 8 / 10

cos(2π/3) vaut :

Question 9 / 10

La mesure principale de l'angle −17π/6 est :

Question 10 / 10

cos(π/2−x) est égal à :