Géométrie & données

Géométrie : Théorème de Pythagore, Théorème de Thalès, Trigonométrie et Transformations

5e · 4e · 3e

  • ✓Appliquer le théorème de Pythagore et sa réciproque pour calculer des longueurs ou prouver qu'un triangle est rectangle.
  • ✓Appliquer le théorème de Thalès et sa réciproque pour calculer des longueurs ou prouver que des droites sont parallèles.
  • ✓Utiliser les relations trigonométriques (cosinus, sinus, tangente) dans un triangle rectangle pour calculer des longueurs ou des mesures d'angles.
  • ✓Identifier et caractériser les transformations géométriques (symétrie axiale, symétrie centrale, translation, rotation) et leurs propriétés.

Key concepts

Théorème de Pythagore

Dans un triangle rectangle, le carré de la longueur de l'hypoténuse (le côté opposé à l'angle droit) est égal à la somme des carrés des longueurs des deux autres côtés. Sa réciproque permet de prouver qu'un triangle est rectangle si l'égalité est vérifiée.

Si ABC est un triangle rectangle en A, alors BC² = AB² + AC².
Théorème de Thalès

Permet de calculer des longueurs ou de prouver que des droites sont parallèles. Il s'applique dans des configurations où deux droites sécantes sont coupées par deux droites parallèles. La réciproque permet de prouver le parallélisme de droites si l'égalité des rapports est vérifiée et que les points sont alignés dans le même ordre.

Soient (d) et (d') deux droites sécantes en A. Soient B et M deux points de (d) distincts de A, et C et N deux points de (d') distincts de A. Si les droites (BC) et (MN) sont parallèles, alors AM/AB = AN/AC = MN/BC.
Trigonométrie dans le triangle rectangle

Les relations trigonométriques lient les mesures des angles aigus d'un triangle rectangle aux longueurs de ses côtés. Pour un angle aigu donné :

cos(angle) = côté adjacent / hypoténuse\nsin(angle) = côté opposé / hypoténuse\ntan(angle) = côté opposé / côté adjacent
Transformations Géométriques

Les transformations géométriques sont des applications qui transforment une figure en une autre. Les principales transformations étudiées sont des isométries, c'est-à-dire qu'elles conservent les longueurs, les angles et les aires.

Symétrie axiale

Transformation qui associe à chaque point un point symétrique par rapport à une droite appelée axe de symétrie. L'axe est la médiatrice du segment reliant un point à son image.

Symétrie centrale

Transformation qui associe à chaque point un point symétrique par rapport à un point appelé centre de symétrie. Le centre est le milieu du segment reliant un point à son image. C'est une rotation d'angle 180°.

Translation

Transformation qui associe à chaque point un point image par un glissement selon une direction, un sens et une longueur donnés par un vecteur. Chaque point se déplace de la même manière.

Rotation

Transformation qui associe à chaque point un point image par un pivotement autour d'un point fixe (centre de rotation), d'un angle donné et dans un sens donné (horaire ou anti-horaire).

Key facts to remember

  • 1Le théorème de Pythagore s'applique uniquement aux triangles rectangles.
  • 2L'hypoténuse est le côté le plus long d'un triangle rectangle et est opposée à l'angle droit.
  • 3Le théorème de Thalès nécessite des droites parallèles et des points alignés.
  • 4La trigonométrie (sin, cos, tan) s'utilise exclusivement dans les triangles rectangles.
  • 5Les transformations géométriques (symétrie axiale, symétrie centrale, translation, rotation) sont des isométries : elles conservent les longueurs, les angles et les aires.
  • 6La réciproque d'un théorème permet de prouver une propriété (ex: triangle rectangle, droites parallèles).

Worked examples

Example 1

Soit un triangle ABC rectangle en A tel que AB = 6 cm et AC = 8 cm. Calculer la longueur BC.

ILe triangle ABC est rectangle en A. D'après le théorème de Pythagore, nous avons :
IIBC² = AB² + AC²
IIIBC² = 6² + 8²
IVBC² = 36 + 64
VBC² = 100
VIBC = √100
VIIBC = 10 cm

Answer

La longueur BC est de 10 cm.

L'hypoténuse est toujours le plus grand côté du triangle rectangle.

Example 2

Soient deux droites (BM) et (CN) sécantes en A. Les droites (BC) et (MN) sont parallèles. On donne AB = 4 cm, AC = 5 cm et AM = 6 cm. Calculer la longueur AN.

ILes points A, B, M sont alignés et les points A, C, N sont alignés. Les droites (BC) et (MN) sont parallèles. D'après le théorème de Thalès, nous avons :
IIAM/AB = AN/AC = MN/BC
IIINous utilisons les rapports AM/AB = AN/AC.
IV6/4 = AN/5
VAN = (6 × 5) / 4
VIAN = 30 / 4
VIIAN = 7,5 cm

Answer

La longueur AN est de 7,5 cm.

Assurez-vous que les points sont alignés dans le bon ordre pour appliquer Thalès.

Example 3

Soit un triangle DEF rectangle en E tel que DE = 5 cm et DF = 10 cm. Calculer la mesure de l'angle D (arrondir au degré près).

ILe triangle DEF est rectangle en E. Nous connaissons la longueur du côté adjacent à l'angle D (DE) et la longueur de l'hypoténuse (DF). Nous allons utiliser le cosinus.
IIcos(D) = côté adjacent / hypoténuse
IIIcos(D) = DE / DF
IVcos(D) = 5 / 10
Vcos(D) = 0,5
VIPour trouver l'angle D, nous utilisons la fonction arc cosinus (cos⁻¹) :
VIID = arccos(0,5)
VIIID ≈ 60°

Answer

La mesure de l'angle D est d'environ 60°.

Vérifiez que votre calculatrice est en mode 'degré' (DEG) pour les calculs trigonométriques.

Common mistakes

  • ✗Confondre l'hypoténuse avec un côté de l'angle droit dans le théorème de Pythagore.
  • ✗Oublier de prendre la racine carrée à la fin du calcul avec le théorème de Pythagore.
  • ✗Inverser les rapports ou ne pas respecter l'ordre des points dans le théorème de Thalès.
  • ✗Utiliser les relations trigonométriques dans un triangle qui n'est pas rectangle.
  • ✗Confondre le côté opposé et le côté adjacent par rapport à un angle donné.
  • ✗Ne pas vérifier le mode (degré/radian) de la calculatrice pour les calculs trigonométriques.

Exam tips

  • ★Faites toujours un schéma clair et annoté pour visualiser le problème.
  • ★Rédigez vos réponses en citant explicitement le théorème utilisé et les conditions d'application.
  • ★Vérifiez la cohérence de vos résultats (ex: l'hypoténuse doit être plus longue que les autres côtés).
  • ★Pour Thalès, assurez-vous que les points sont alignés dans le même ordre pour les deux droites sécantes.

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