CH VIII Géométrie dans le triangle.

Auteur: Daniel GENELLE                              (Optimisé pour Mozilla Firefox.)  

Pour pouvoir lire les mots de vocabulaire cachés (fond jaune), il suffit de passer la souris sur le mot.

I) Reconnaitre et nommer un solide usuel :
1) Activité :
2) Activité :
II) Relations métriques dans un triangle rectangle :
1) Les propriétés de Pythagore :
a) Démonstration :
b) Exercice :
c) Calcul d’un côté de l’angle droit :
d) Exercice :
e) Démontrer qu’un triangle est rectangle.
2) Relations trigonométriques dans le triangle rectangle :
3) Calcul d’un côté du triangle :
4) Calcul d’un angle :
5) Exercice :
III) Propriétés de Thalès :
Exercice :

I) Reconnaitre et nommer un solide usuel :

1) Activité:

Relier chaque solide à son nom : Attention, certaines définitions d'écran peuvent dénaturer la forme de certaines figures et faire par exemple qu'une forme ronde devienne ovale...
              Un bouton rouge apparait sous les cases contenant des figures fausses...

  Solides  
 
 
  Noms   Cube   Pyramide à base
rectangulaire
  Cylindre droit
  Solides  
 
 
  Noms   Pyramide à base
triangulaire
  Cône de révolution   Boule

Cylindre.JPG   Boule.JPG   Cube.JPG   PyramideT.JPG   Cone.JPG   PyramideR.JPG


2) Activité:

Reporter chaque figure au dessus de son nom. Attention, certaines définitions d'écran peuvent dénaturer la forme de certaines figures et faire par exemple qu'une forme ronde devienne ovale...
              Un bouton rouge apparait sous les cases contenant des figures fausses...

  Solides  
 
 
  Noms   Le triangle
quelconque
  Le trapèze   Le rectangle
  Solides  
 
 
  Noms   Le losange   Le parallélogramme   La sphère

Parallelogramme.JPG   Triangle.JPG   Rectangle.JPG   Sphere.JPG   Losange.JPG   Trapeze.JPG


II) Relations métriques dans un triangle rectangle :

1) Les propriétés de Pythagore :

a) Démonstration :

On considère 4 triangles rectangles disposés à l’intérieur d’un carré et on mesure les surfaces non colorées. On rappelle que l’aire d’un carré de côté a est égale à a2.

RectangleII1a.JPG   RectangleII1b.JPG   RectangleII1c.JPG

Les aires des surfaces non colorées de ces deux schémas sont les mêmes, on peut donc dire que a2 = b2 + c2.



Dans un triangle rectangle, on appelle hypoténuse la longueur du plus grand côté. On peut donc affirmer :

Le carré de la mesure de l’hypoténuse d’un triangle rectangle est égal à la somme des carrés des mesures des côtés de l’angle droit.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Ecrire l'égalité de Pythagore : ( 8 min 53 )

b) Exercice :

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Appliquer le théorème de Pythagore pour calculer l’hypoténuse : ( 6 min 23 )

Construire un triangle ABC rectangle en A tel que : AB = 4 cm ; AC = 3 cm ; BC = 5 cm.



      


Vérifier par le calcul que la propriété de Pythagore s’applique à ce triangle. On mettra les opérateurs + ou - dans les cases vertes et les puissances dans les cases rouges.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

AB2 + AC2 =    =    = .

BC2 = = .

On peut donc dire que: BC2   AB2 + AC2.

c) Calcul d’un côté de l’angle droit :

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Appliquer le théorème de Pythagore pour calculer un côté de l’angle droit : ( 7 min 09 )

Une charpente pour un toit à pente unique a la forme ci-dessous. La longueur du toit est de 6,5 m. La poutre de soutien mesure 5,2 m.

Exo_II_c.JPG


Quelle est la hauteur entre le sommet du toit et cette poutre ? On mettra les opérateurs + ou - dans les cases vertes et les puissances dans les cases rouges.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

D’après Pythagore, on peut dire que : HI = GH    GI (1)

On cherche la longueur GI. De (1) on peut écrire GI = HI    GH.

GI2 =    =    = .

GI = √(GI2)) = √() = m.

Dans un triangle rectangle, le carré d’un côté de l’angle droit est égal à la différence entre le carré de l’hypoténuse et le carré de l’autre côté de l’angle droit.

d) Exercice :

Soit un triangle DEF rectangle en D tel que DE = 12 mm et EF = 37 mm. Dessinez le triangle DEF en respectant les mesures.



      


Quelle est la hauteur entre le sommet du toit et cette poutre ? On mettra les opérateurs + ou - dans les cases vertes et les puissances dans les cases rouges.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

DF = EF    DE.

DF2 =    =    = .

DF = √(DF2)) = √() = mm.

e) Démontrer qu’un triangle est rectangle.

Si un triangle est rectangle, il doit vérifier la propriété de Pythagore.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Démontrer qu’un triangle est rectangle : ( 5 min 50 )

1er Cas : On considère un triangle ABC dont les mesures sont les suivantes : AB = 3 cm ; AC = 4 cm ; BC = 5 cm
Vérifiez si ce triangle est rectangle :

- En le dessinant:


      


Vérifiez par le calcul si ce triangle est rectangle : On mettra les opérateurs + ou - dans les cases vertes et les puissances dans les cases rouges.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

AB2 = = .

AC2 = = .

BC2 = = .

On peut dire que BC2 AB2 + AC2.

Le triangle rectangle.

2ème Cas : On considère un triangle DEF dont les mesures sont les suivantes : DE = 4 cm ; DF = 5 cm ; EF = 6 cm
Vérifiez si ce triangle est rectangle :

- En le dessinant:


      


Vérifiez par le calcul si ce triangle est rectangle : On mettra les opérateurs + ou - dans les cases vertes et les puissances dans les cases rouges.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

DE2 = = .

DF2 = = .

EF2 = = .

On peut dire que EF2 DE2 + DF2.

Le triangle rectangle.

2) Relations trigonométriques dans le triangle rectangle :

Attention : Toutes les relations que nous allons étudier ne sont valables que dans le triangle rectangle.

Regardez les triangles rectangles ci-dessous, ils sont identiques. Les noms donnés aux côtés différent cependant, ils sont fonctions de l’angle considéré.

Metrique.JPG


Les relations trigonométriques dans le triangle rectangle sont les suivantes :

A l’aide des triangles ci-dessus, complétez les égalités suivantes :
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

sin α =
Côté opposé
━━━━━━━━━
=

━━━
BC
             sin β =

━━━━━━━━━
Hypothénuse
=

━━━
BC



cos α =

━━━━━━━━━
=

━━━
             cos β =

━━━━━━━━━
=

━━━



tan α =

━━━━━━━━━
=

━━━
             tan β =

━━━━━━━━━
=

━━━


Remarque:

sin α
━━━
cos α
=
côté opposé
━━━━━━━━━━━━
hypothénuse

━━━━━━━━━━━━━━━━━━
côté adjacent
━━━━━━━━━━━━
hypothénuse
=
côté opposé
━━━━━━━━━━━━
hypothénuse
x
hypothénuse
━━━━━━━━━━━━
côté adjacent
=
côté opposé
━━━━━━━━━━━━
coté ajacent
= tan α.


La tangente d’un angle aigu est égale au rapport de son sinus sur son cosinus.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Ecrire les formules de trigonométrie : ( 10 min 19 )

3) Calcul d’un côté du triangle :

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une longueur à l’aide de sin, cos ou tan : ( 6 min 55 )

On veut calculer la hauteur d’une maison. L’appareil de visée est placé à 42 m de l’axe de la maison. Il indique un angle α de 40°. Répondre aux questions.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Maison.JPG


a) Après avoir fait l’inventaire de ce qui est donné (angles, côtés), calculez la hauteur de la maison (au cm prés).

DF = m        α = °       La hauteur de la maison est .

tan α =

━━━━
       DE = tan α x = tan() x = m.

b) A quelle distance du sommet de la maison se trouve l’appareil de visée (au cm prés) ?
cos α =

━━━━
      La distance au sommet de la maison est       EF =

━━━━
cos 40
=

━━━━
cos 40
m.

4) Calcul d’un angle :

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer un angle à l’aide se sin, cos ou tan : ( 6 min 51 )

Une échelle est appuyée sur un mur, sa longueur est de 6 m. L’écartement entre le pied du mur et l’échelle est de 2,25 m. Pour la sécurité, il faut que l’angle soit au moins de 20°. L’emplacement de l’échelle correspond il à la norme de sécurité ?

Pour répondre à cette question : Faites l’inventaire de ce qui est donné (angles, côtés) et déterminez la valeur de α.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Echelle.JPG

BC = m        AC = m

Sin α =

━━━
=

━━━
= (Ne pas arrondir.)

α = (Arrondir à l'unité.)       L’emplacement de l’échelle à la norme de sécurité.

5) Exercice :

Soit un triangle ABC rectangle en A tel que AC = 45 mm et AB = 60 mm. Calculez, après avoir fait une représentation de ce triangle, l’angle Ɓ.



      


Calculez l’angle Ɓ, puis l'angle Ĉ.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

Calcule de l'angle Ɓ      tan Ɓ =

━━━
=

━━━
= (Arrondir au millième si nécessaire.)

Ɓ = (Arrondir au dixième.)

Calcule de l'angle Ĉ      tan Ĉ =

━━━
=

━━━
= (Arrondir au millième si nécessaire.)

Ĉ = (Arrondir au dixième.)

III) Propriétés de Thalès :

Considérer la construction géométrique ci-dessous
Les droites (Δ1) et (Δ1) sont sécantes.
Les droites (D1), (D2) et (D3) sont parallèles.
Ces parallèles déterminent sur (Δ1) et (Δ2) des segments correspondants.
[AB] correspond à [A’B’]
[AC] correspond à [A’C’]
[BC] correspond à [B’C’]

Thales.JPG


Mesurez la longueur de chaque segment, puis calculez le rapport de la longueur de chaque segment sur celle de son segment correspondant.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

AB = mm       A'B' = mm

AC = mm       A'C' = mm

BC = mm       B'C' = mm


Calculez le rapport de la longueur de chaque segment sur celle de son segment correspondant .

AB
━━━
A'B'
=

━━━
= (Arrondir au dixième si nécessaire.)


AC
━━━
A'C'
=

━━━
= (Arrondir au dixième si nécessaire.)


BC
━━━
B'C'
=

━━━
= (Arrondir au dixième si nécessaire.)

Quelle conclusion pouvez-vous faire ?

Des droites parallèles déterminent sur deux droites sécantes des segments correspondants dont les longueurs sont proportionnelles.

Autres égalités concernant le théorème de Thalès :

Thales2.JPG

L’égalité des rapports des segments correspondant nous permet d’écrire :

AB
━━━
A'B'
=
AC
━━━
A'C'
=
BC
━━━
B'C'


A partir des égalités précédentes prises deux par deux, on peut écrire :

AB
━━━
A'B'
=
AC
━━━
A'C'


en faisant le produit en croix AB x A'C' = A'B' x AC, puis en recomposant les termes:

AB
━━━
AC
=
A'B'
━━━
A'C'


De la même manière on peut écrire :
BC
━━━
AC
=
B'C'
━━━
A'C'
      ;       
AC
━━━
AB
=
A'C'
━━━
A'B'
      etc...


De même il vous faudra admettre les égalités suivantes dans un triangle.
Dans le triangle ABC, on place un point M sur AB et un Point N sur AC de sorte que MN // BC

Thales3.JPG

AM
━━━
AB
=
AN
━━━
AC
=
MN
━━━
BC


Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de la série m@ths et ticques.
Vidéo : Calculer une longueur à l’aide du théorème de Thalès: ( 9 min 54 )

Exercice :

Sachant que AB = 4,5, AM = 3 et BC = 6, calculer MN. On remplacera les valeurs des côtés dans l'ordre d'apparition dans la formule.
              Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

AM
━━━
=
MN
━━━


MN =
AM x
━━━━━━━━━━━━
=
x
━━━━━━━━━━━━━━━━━
= .