MathématiquesFiche 3 · TrigonométrieConversions d'angles & cercle trigonométrique
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Conversions d'angles & cercle trigonométrique

La mécanique à maîtriser avant de passer aux exercices.

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Ce thème installe les réflexes de base de la trigonométrie : convertir un angle, le placer sur le cercle, lire son quadrant, le signe de ses nombres trigonométriques et ses valeurs remarquables. Ces gestes reviennent dans presque tous les QCM : rendez-les automatiques.

1. Convertir degrés \leftrightarrow radians

Un demi-tour vaut 180180^{\circ} ou π\pi radians. Tout part de cette égalité, résumée par la règle de trois :

  αdeg180=αradπ  αrad=αdeg×π180,αdeg=αrad×180π.\boxed{\;\dfrac{\alpha_{\text{deg}}}{180}=\dfrac{\alpha_{\text{rad}}}{\pi}\;} \qquad\Longrightarrow\qquad \alpha_{\text{rad}}=\alpha_{\text{deg}}\times\dfrac{\pi}{180}, \qquad \alpha_{\text{deg}}=\alpha_{\text{rad}}\times\dfrac{180}{\pi}.
Exemplele π\pi se simplifie toujours

30=30×π180=π630^{\circ} = 30\times\dfrac{\pi}{180}=\dfrac{\pi}{6} ; 3π4=3π4×180π=3×1804=135\dfrac{3\pi}{4}=\dfrac{3\pi}{4}\times\dfrac{180}{\pi}=\dfrac{3\times180}{4}=135^{\circ}. Si le π\pi ne se simplifie pas, c'est le signe d'une erreur.

Les conversions à connaître par cœur (elles reviennent partout) :

deg00^{\circ}3030^{\circ}4545^{\circ}6060^{\circ}9090^{\circ}180180^{\circ}270270^{\circ}360360^{\circ}
rad00π6\frac{\pi}{6}π4\frac{\pi}{4}π3\frac{\pi}{3}π2\frac{\pi}{2}π\pi3π2\frac{3\pi}{2}2π2\pi

2. Le cercle, les quadrants et le sens trigonométrique

Le cercle trigonométrique a pour centre OO et pour rayon 11. On tourne dans le sens trigonométrique (inverse des aiguilles d'une montre = sens positif). Les deux axes le découpent en quatre quadrants :

I : 0π2II : π2πIII : π3π2IV : 3π22π.\text{I : } 0\to\tfrac{\pi}{2}\quad|\quad \text{II : } \tfrac{\pi}{2}\to\pi\quad|\quad \text{III : } \pi\to\tfrac{3\pi}{2}\quad|\quad \text{IV : } \tfrac{3\pi}{2}\to2\pi.
L'essentielun point du cercle porte cos et sin

Au point PP associé à l'angle α\alpha : P=(cosα ; sinα)P=(\cos\alpha\,;\,\sin\alpha). Donc le cosinus se lit horizontalement (abscisse) et le sinus verticalement (ordonnée). Comme le rayon vaut 11 : 1cosα1-1\le\cos\alpha\le1 et 1sinα1-1\le\sin\alpha\le1.

3. Signe selon le quadrant

On lit le signe directement sur le cercle : cos\cos (horizontal) est positif à droite, sin\sin (vertical) positif en haut. La tangente tgα=sinαcosα\tg\alpha=\frac{\sin\alpha}{\cos\alpha} est positive quand sin\sin et cos\cos ont le même signe.

QuadrantIIIIIIIV
cos\cos++--++
sin\sin++++--
tg, cotg\tg,\ \cotg++-++-

4. Valeurs remarquables du premier quadrant

Astuce du sinus : écris 02,12,22,32,42\dfrac{\sqrt0}{2},\dfrac{\sqrt1}{2},\dfrac{\sqrt2}{2},\dfrac{\sqrt3}{2}, \dfrac{\sqrt4}{2}. Le cosinus est la même liste à l'envers.

α\alpha00π6 (30)\frac{\pi}{6}\,(30^{\circ})π4 (45)\frac{\pi}{4}\,(45^{\circ})π3 (60)\frac{\pi}{3}\,(60^{\circ})π2 (90)\frac{\pi}{2}\,(90^{\circ})
sinα\sin\alpha0012\frac{1}{2}22\frac{\sqrt2}{2}32\frac{\sqrt3}{2}11
cosα\cos\alpha1132\frac{\sqrt3}{2}22\frac{\sqrt2}{2}12\frac{1}{2}00
tgα\tg\alpha0033\frac{\sqrt3}{3}113\sqrt3\nexists
Méthodelire un nombre trigonométrique d'un angle quelconque
  1. Ramener l'angle dans [0;360[[0^{\circ};360^{\circ}[ en ajoutant/retranchant des tours (±360\pm360^{\circ}).
  2. Repérer le quadrant \Rightarrow en déduire le signe.
  3. Trouver l'angle de référence (angle aigu avec l'axe horizontal) et lire sa valeur au tableau.
  4. Recoller le signe de l'étape 2.
Exemplecos120\cos120^{\circ}

120120^{\circ} est au quadrant II (cos<0\cos<0). Référence : 180120=60180^{\circ}-120^{\circ}=60^{\circ}, et cos60=12\cos60^{\circ}=\frac12. Donc cos120=12\cos120^{\circ}=-\frac12.

Piègeerreurs classiques

\bullet Oublier de simplifier le π\pi dans une conversion. \bullet Confondre les lignes sin\sin et cos\cos (le sinus monte de 00 à 11, le cosinus descend de 11 à 00). \bullet Donner un signe ++ à un cosinus du quadrant II ou III.

Ensuite, 3 niveaux d'exercices :
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