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Grand oral du bac : LA TRIGONOMÉTRIE

Publié le 04/02/2019

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La trigonométrie sphérique

 

La trigonométrie sphérique a pour objet les triangles sphériques, c’est-à-dire les triangles délimités par des arcs de cercles tracés sur la surface d’une sphère. De même que le triangle plan, le triangle sphérique est caractérisé par six éléments: ses trois angles et la longueur de ses trois côtés courbes. Des formules mathématiques relient les paramètres entre eux. La trigonométrie sphérique est surtout utilisée en astronomie et en navigation.

La trigonométrie permet également de déterminer les relations entre les côtés et les angles d’un triangle quelconque. Considérons un triangle quelconque dont les trois angles sont désignés par les lettres A, B, C, opposés respectivement aux côtés de longueur a, b et c. On a alors les relations suivantes :

On peut utiliser ces relations pour déterminer les six éléments du triangle (les trois longueurs et les trois angles). Le procédé de triangulation, introduit par l’astronome danois Tycho Brahé (1546-1601) à la fin du xvie siècle, utilise la première relation. Le principe est le suivant: si l’on connaît, dans un triangle, les angles A et B (on connaît donc C, car la somme des angles d’un triangle plan est égal à 180°) et le côté c, alors on peut déterminer les côtés a et b. Le principe de triangulation est utilisé en géodésie pour tracer la carte d’une région.

« La trigonométrie unité de mesure des angles.

Un radian corres­ pond à la mesure de l'angle qui intercepte, sur la circonférence du cercle, un arc de cercle de lon­ gueur égale au rayon du cercle.

On a ainsi les équivalences suivantes: 36 0° = 2n rad; 180° = 1t rad; 1 o = n/180 rad.

En trigonométrie, un angle est représenté par une grandeur algébrique, c'est-à-dire par un nombre positif ou négatif; il s'agit d'un angle orienté.

Pour cela, on choisit, dans le plan orien­ té, un sens positif de rotation, généralement le sens invers e de rotation des aiguilles d'une montre.

Considérons la figure suivante: .

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La mesure de l'angle a [angle noté (OA,OB)] correspond à l'angle de rotation qu'il faut appli­ quer à (OA ) pour l'amener sur (OB).

Ici, la rota­ tion s'effectue dans le sens positif, donc a est positif.

Dans le cas contraire, a aurait été négatif.

Les fonctions trigonométriques LA FONCTION COSINUS 1 LA FONCTION SINUS 1 JI LA FONCTION TANGENTE JI Soit un cercle de centre 0, de rayon R = 1, et un repère (Oxy).

Considérons les points P, Q, T et V placés comme suit: 1 Les fonctions circulaires, ou fonctions trigono­ métriques, de l'arc x sont des grandeurs algé­ briques définies de la façon suivante: OP=cosx OQ=sinx AT= tan x BV = cot x cos, sin, tan et cotan sont respectivement appelés le cosinus, le sinus, la tangente et la cotangente de l'arc x.

Les fonctions cosinus et sinus sont définies pour tout nombre réel et sont périodiques (de période 2n): elles prennent la même valeur pour x et x +2kn (k étant un entier relatif quelconque).

Par exemple: sin (x+2kn) =sin (x).

Les fonctions tangente et cotangente ne sont pas définies pour tous les angles de n/2 +kn; elles sont de plus périodiques (de période 1t).

Les identités trigonométriques Il existe, pour chaque valeur d'angle, des formules reliant les différentes fonctions trigonométriques, lorsque les fonctions sont bien sûr définies: sin 8 cos 8 · tan 8 = -- 8; cotan 8 = -.- 8 cos sm · sin2 8+COS2 8= 1 · sin (-8) =- sin 8 ; cos (-8) = cos 8 ·sin (8 +'TT )=- sin 8; cos (8+ 'TT)=- cos 8 ·sin ( 8 + ;) =cos 8 ; cos ( 8 + ;) =-sin 8 ·sin ( 8 ± ) =sin 8 cos ±cos 8 sin · cos ( 8 ± ) = cos 8 cos ±sin 8 sin .

tan ( 8 ± ) = tan 8 ±tan 1±tan Otan ·cos 2 8= cos2 8-1 = 1- 2 sin2 8 =COS2 8-sin2 8 · sin 2 8 = 2 sin 8 cos 8 Les relations dans un triangle Dans un triangle ABC rectangle en C, on a les relations suivantes: A c hypoténuse côté opposé a b côté adjacent sin 8 = côté oppo sé = Q hypotenuse c 8 côté adJ·acent b cos = • hypotenuse c tan 8 = côté opposé = q_ = sin 8 côté adjacent b cos 8 cotan 8 = c � t� adjace �t = � = _1 _ cote oppose a tan 8 B La trigonométrie permet également de déter­ miner les relations entre les côtés et les angles d'un triangle quelconque.

Considérons un tri­ angle quelconque dont les trois angles sont dési­ gnés par les lettres A, B, C, opposés respective­ ment aux côtés de longueur a, b et c.

On a alors les relations suivantes: a ___Q_ = _c_ sin A sin B sin C a2 = b2 + c2-be cos A A +B+C= 180° On peut utiliser ces relations pour déterminer les six éléments du triangle (les trois longueurs et les trois angles).

Le procédé de triangulation, introduit par l'astronome danois Tycho Brahé (1546-1601) à la fin du xv1• siècle, utilise la pre­ mière relation.

Le principe est le suivant: si l'on connaît, dans un triangle, les angles A et B (on connaît donc C, car la somme des angles d'un triangle plan est égal à 180°) et le côté c, alors on peut déterminer les côtés a et b.

Le principe de triangulation est utilisé en géodésie pour tracer la carte d'une région.

La trigonométrie sphérique La trigonométrie sphérique a pour objet les triangles sphériques, c'est-à-dire les triangles délimités par des arcs de cercles tracés sur la surface d'une sphère.

De même que le triangle plan, le triangle sphérique est caractérisé par six éléments: ses trois angles et la longueur de ses trois côtés courbes.

Des formules mathé­ matiques relient les paramètres entre eux.

La trigonométrie sphérique est surtout utilisée en astronomie et en navigation.. »

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