Mécanique 2 · Tutoriel

Angles associés

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

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Deux angles sont associés lorsque leurs points sur le cercle sont symétriques (par un axe ou par le centre) : leurs nombres trigonométriques sont alors les mêmes au signe près, ou échangés (sincos\sin\leftrightarrow\cos). Objectif : ramener n'importe quel angle à un angle connu du premier quadrant.

1. Les cinq familles à connaître

Dans tout ce qui suit, α\alpha est un angle quelconque.

Famille (symétrie)anglecos\cossin\sintg\tg
Opposés (axe des cos)α-\alphacosα\cos\alphasinα-\sin\alphatgα-\tg\alpha
Supplémentaires (axe des sin)πα\pi-\alphacosα-\cos\alphasinα\sin\alphatgα-\tg\alpha
Anti-suppl. (centre OO)π+α\pi+\alphacosα-\cos\alphasinα-\sin\alphatgα\tg\alpha
Complémentaires (droite y=xy=x)π2α\frac{\pi}{2}-\alphasinα\sin\alphacosα\cos\alphacotgα\cotg\alpha
Anti-complém.π2+α\frac{\pi}{2}+\alphasinα-\sin\alphacosα\cos\alphacotgα-\cotg\alpha
L'essentieldeux réflexes qui résument tout

\bullet Autour de π\pi (c'est-à-dire α, πα, π+α-\alpha,\ \pi-\alpha,\ \pi+\alpha) : la fonction ne change pas (cos\cos reste cos\cos, sin\sin reste sin\sin), seul le signe peut changer.
\bullet Autour de π2\frac{\pi}{2} (c'est-à-dire π2±α\frac{\pi}{2}\pm\alpha) : la fonction s'échange (sincos\sin\leftrightarrow\cos, tgcotg\tg\leftrightarrow\cotg), et le signe peut changer.
Pour le signe : place α\alpha « petit et positif » et regarde le quadrant de l'angle associé.

2. Lire une symétrie sur le cercle

Ci-dessous : les opposés α\alpha et α-\alpha (miroir par l'axe horizontal : même cos\cos, sin\sin opposé) et les supplémentaires α\alpha et πα\pi-\alpha (miroir par l'axe vertical : même sin\sin, cos\cos opposé).

Exemplemême sinus, même tangente

Deux supplémentaires ont le même sinus : sin150=sin(18030)=sin30=12\sin150^{\circ}=\sin(180^{\circ}-30^{\circ})=\sin30^{\circ}=\dfrac12. Deux anti-supplémentaires ont la même tangente : tg210=tg(180+30)=tg30=33\tg210^{\circ}=\tg(180^{\circ}+30^{\circ})=\tg30^{\circ}=\dfrac{\sqrt3}{3} (période π\pi).

3. Ramener n'importe quel angle au premier quadrant

Méthoderéduction d'un angle quelconque
  1. Un tour : ajoute/retranche 2π2\pi (ou 360360^{\circ}) pour tomber dans [0;2π[[0;2\pi[.
  2. Quadrant \Rightarrow signe : repère le quadrant, il donne le signe du résultat.
  3. Angle de référence : écris l'angle sous la forme π±β\pi\pm\beta, β-\beta ou π2±β\frac{\pi}{2}\pm\beta avec β\beta aigu (le référent du 1er quadrant).
  4. Applique la famille correspondante, puis recolle le signe de l'étape 2.
Exemplevaleur numérique et expression littérale

2π3=ππ3\dfrac{2\pi}{3}=\pi-\dfrac{\pi}{3} (supplémentaires) cos2π3=cosπ3=12\Rightarrow \cos\dfrac{2\pi}{3}=-\cos\dfrac{\pi}{3}=-\dfrac12 (cohérent : 120120^{\circ} est au quadrant II, où cos<0\cos<0). De même cos(π2+α)=sinα\cos\!\left(\dfrac{\pi}{2}+\alpha\right)=-\sin\alpha (anti-complém.) et sin(πα)cos(α)=sinαcosα=tgα\dfrac{\sin(\pi-\alpha)}{\cos(-\alpha)}=\dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha}=\tg\alpha.

Piègeles trois erreurs qui coûtent des points

\bullet Confondre supplémentaires (πα\pi-\alpha, même sin\sin) et anti-supplémentaires (π+α\pi+\alpha, même tg\tg). \bullet Oublier que π2±α\frac{\pi}{2}\pm\alpha échange sin\sin et cos\cos (ne pas laisser cos\cos donner un cos\cos). \bullet Se tromper de signe : dans le doute, prends α=30\alpha=30^{\circ} et vérifie numériquement.

Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
FacileMoyenDifficile
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