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Le cercle trigonométrique et les radians

Niveau 6 · Première

Rappel éclair· On réveille ce que tu sais déjà avant d'attaquer.

Rappel de trigonométrie du triangle rectangle : quelle est la valeur de cos(60°) ? Donne la réponse en écriture décimale.

Le cours en entier

À relire à tout moment, y compris pendant les exercices.

Imagine un cercle de rayon 1, centré à l'origine du repère : c'est le cercle trigonométrique. On y voyage toujours de la même façon : départ au point (1 ; 0), à droite, et on tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, appelé sens direct. Ce cercle va devenir ta carte du monde des angles.

Maintenant, une idée superbe : prends la droite des nombres, souple comme un fil, et enroule-la autour de ce cercle. Chaque nombre réel vient se poser sur un point du cercle. Le nombre t atterrit au point d'arc de longueur t depuis le départ. C'est ainsi qu'est défini le radian : un angle de 1 radian intercepte un arc de longueur 1 sur le cercle de rayon 1. L'angle et la longueur d'arc ne font plus qu'un !

Le tour complet du cercle mesure 2π (le périmètre d'un cercle de rayon 1). Un demi-tour vaut donc π radians, ce qui correspond à 180 degrés. Cette équivalence, π rad = 180°, est la clé de toutes les conversions : pour passer des degrés aux radians, multiplie par π/180 ; dans l'autre sens, multiplie par 180/π. Les angles célèbres deviennent vite familiers : 90° = π/2, 60° = π/3, 45° = π/4, 30° = π/6.

Pourquoi abandonner les degrés, qui marchaient très bien ? Parce que le radian est une mesure naturelle : sur un cercle de rayon r, un angle de t radians intercepte un arc de longueur exactement r × t. Aucune formule de conversion, la géométrie devient du calcul direct. C'est cette simplicité qui fera fonctionner toute la trigonométrie, puis l'analyse des fonctions sinus et cosinus.

Dernier point de repère : comme le tour complet vaut 2π, deux nombres qui diffèrent de 2π (ou de 4π, 6π...) s'enroulent sur le même point du cercle. Le cercle trigonométrique est une horloge infinie : on peut tourner autant qu'on veut, on repasse toujours par les mêmes points. Garde cette image en tête, elle éclaire tout le chapitre.

L'exemple, pas à pas

Convertis 150° en radians.

  1. 180° = π rad

    Je pars de l'équivalence de référence : un demi-tour, c'est 180 degrés ou π radians.

  2. 150/180 = 5/6

    Je cherche quelle fraction du demi-tour représente 150° : je simplifie 150/180 en divisant haut et bas par 30.

  3. 150° = 5π/6 rad

    150° vaut donc les 5/6 de π. Sur le cercle, ce point est dans le deuxième quadrant, un peu avant le demi-tour.

Résultat : 150° = 5π/6 radians.

Place le réel 3π/4 sur le cercle trigonométrique et donne le signe de son cosinus et de son sinus.

  1. 3π/4 = 135°

    Je convertis pour me repérer : 3/4 de 180°, cela fait 135°. C'est entre le quart de tour (90°) et le demi-tour (180°).

  2. 2e quadrant

    Le point est donc dans le deuxième quadrant : en haut à gauche du cercle. Je le visualise : à gauche de l'axe vertical, au-dessus de l'axe horizontal.

  3. cos < 0, sin > 0

    Le cosinus est l'abscisse du point : à gauche, elle est négative. Le sinus est l'ordonnée : en haut, elle est positive. Exactement : cos(3π/4) = −√2/2 et sin(3π/4) = √2/2.

Résultat : 3π/4 est dans le deuxième quadrant : cos(3π/4) < 0 et sin(3π/4) > 0.