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Leçon 4

Cosinus et sinus d'un nombre réel

Vidéo 4 : Cosinus et sinus d'un nombre réel · 4 min 39 s · sous-titres en français

Le cours écrit

4.1 La définition

Définition. Soit xx un réel et MM son image sur le cercle trigonométrique. Le cosinus de xx, noté cos⁡x\cos x, est l'abscisse de MM. Le sinus de xx, noté sin⁡x\sin x, est l'ordonnée de MM : M(cos⁡x ;sin⁡x).M(\cos x\,;\sin x).

Le cosinus se lit sur l'axe horizontal, le sinus sur l'axe vertical. Cette définition vaut pour tout réel xx, positif ou négatif.

4.2 Les valeurs sur les axes

xx 00 π2\dfrac{\pi}{2} π\pi −π2-\dfrac{\pi}{2}
Point I(1 ;0)I(1\,;0) J(0 ;1)J(0\,;1) I′(−1 ;0)I'(-1\,;0) J′(0 ;−1)J'(0\,;-1)
cos⁡x\cos x 11 00 −1-1 00
sin⁡x\sin x 00 11 00 −1-1

4.3 Encadrement et signes

Le point MM reste sur le cercle. Pour tout réel xx, −1≤cos⁡x≤1et−1≤sin⁡x≤1.-1 \leq \cos x \leq 1 \qquad\text{et}\qquad -1 \leq \sin x \leq 1.

Les signes se lisent sur les quatre quarts du cercle.

Position de MM cos⁡x\cos x sin⁡x\sin x
en haut à droite positif positif
en haut à gauche négatif positif
en bas à gauche négatif négatif
en bas à droite positif négatif

Exemple 9. On a π2≈1,57<2<3,14≈π\dfrac{\pi}{2} \approx 1{,}57 < 2 < 3{,}14 \approx \pi : le point image de 22 est en haut à gauche. Donc cos⁡2<0\cos 2 < 0 et sin⁡2>0\sin 2 > 0.

4.4 Même image, mêmes valeurs

Deux réels qui ont la même image ont le même cosinus et le même sinus, puisque c'est le même point.

Exemple 10. 5π=π+4π5\pi = \pi + 4\pi a pour image I′I', donc cos⁡5π=−1\cos 5\pi = -1. Et 9π2=π2+4π\dfrac{9\pi}{2} = \dfrac{\pi}{2} + 4\pi a pour image JJ, donc sin⁡9π2=1\sin\dfrac{9\pi}{2} = 1.

4.5 Le lien avec le triangle rectangle

Soit xx un réel tel que 0<x<π20 < x < \dfrac{\pi}{2}, et MM son image. Soit HH le point de l'axe des abscisses situé juste sous MM. Le triangle OHMOHM est rectangle en HH, son hypoténuse mesure OM=1OM = 1, et son angle en OO mesure xx radians. Alors cos⁡x=OHOM=OHetsin⁡x=HMOM=HM.\cos x = \frac{OH}{OM} = OH \qquad\text{et}\qquad \sin x = \frac{HM}{OM} = HM. On retrouve l'abscisse et l'ordonnée de MM : les deux définitions sont d'accord. Ainsi, cos⁡60∘\cos 60^\circ et cos⁡π3\cos\dfrac{\pi}{3} sont le même nombre.

4.6 La relation, pour tout réel

Pour tout réel xx, le point M(cos⁡x ;sin⁡x)M(\cos x\,;\sin x) est à la distance 11 de l'origine. En écrivant cette distance avec les coordonnées : cos⁡2x+sin⁡2x=1.\cos^2 x + \sin^2 x = 1.

Exemple 11. On suppose que cos⁡x=−35\cos x = -\dfrac35 et π2≤x≤π\dfrac{\pi}{2} \leq x \leq \pi. Alors sin⁡2x=1−925=1625\sin^2 x = 1 - \dfrac{9}{25} = \dfrac{16}{25}. Dans ce quart du cercle, sin⁡x≥0\sin x \geq 0, donc sin⁡x=45\sin x = \dfrac45.

4.7 La corde des Anciens

La trigonométrie a été utilisée chez les Anciens dans des problèmes de géométrie, de géographie et d'astronomie. Elle reposait alors sur la corde, le segment qui joint les extrémités d'un arc, bien moins facile à manier que le sinus et le cosinus d'aujourd'hui. Sur le cercle trigonométrique, la corde d'un arc de longueur 2x2x, pour 0<x<π20 < x < \dfrac{\pi}{2}, vaut 2sin⁡x2\sin x.

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Exercices 7 et 8

  • Exercice 7 : lire sur le cercle
  • Exercice 8 : utiliser la relation

Exercices du chapitre (PDF, 147 Ko)

Corrigés

Cherche d'abord les exercices sur ta feuille, puis compare avec le corrigé détaillé.

Corrigés du chapitre (PDF, 167 Ko)

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