Le cosinus dans le triangle rectangle : 20 exercices corrigésmaths 4e — du geste seul au problème de contrôle
Vingt exercices, du geste seul au problème : repérer l'hypoténuse et le côté adjacent, écrire le cosinus, calculer une longueur, puis un angle avec la touche cos⁻¹. Un télésiège, des panneaux solaires, le funiculaire de Montmartre, un voilier qui remonte au vent, la vitesse de Paris autour de l'axe de la Terre, une traversée à la nage. Un rappel de cours avant chaque niveau. Cherche d'abord au brouillon, puis ouvre la correction : étape par étape, avec le pourquoi, le piège nommé, et le triangle dessiné à l'échelle.
Un seul geste : exercices 1 à 8niveau 1
Un geste par exercice. Je repère l'angle droit, puis je me place sur l'angle aigu étudié, avant d'écrire quoi que ce soit.
Rappel de cours
- Dans un triangle rectangle, l'HYPOTÉNUSE est le côté en face de l'angle droit. Le côté ADJACENT à un angle aigu est celui qui touche cet angle sans être l'hypoténuse.
- Le cosinus d'un angle aigu : cos = adjacent ÷ hypoténuse. C'est un nombre sans unité, toujours entre 0 et 1.
- Un angle connu, une longueur cherchée : la touche cos. Deux longueurs connues, l'angle cherché : la touche cos⁻¹.
- La calculatrice doit être en DEGRÉS : un « D » ou « DEG » affiché à l'écran.
1
Le triangle est rectangle en . a) Nommer son hypoténuse. b) Nommer le côté adjacent à l'angle . c) Nommer le côté adjacent à l'angle . d) Le côté est-il adjacent à ?Voir la correction
Je repère d'abord l'angle droit : il est en . a) L'hypoténuse est le côté en face de l'angle droit, le seul qui ne touche pas : l'hypoténuse est . b) Je me place en . Deux côtés touchent : et . est déjà l'hypoténuse, donc le côté adjacent est . c) Je me place en . Les deux côtés qui touchent sont , l'hypoténuse, et : le côté adjacent à est . d) Non : ne touche pas . Il est adjacent à seulement. ⛔ Le piège : prendre l'hypoténuse pour le côté adjacent, parce qu'elle touche AUSSI l'angle. Elle touche les deux angles aigus et n'est adjacente à aucun : l'adjacent, c'est l'AUTRE côté qui touche l'angle. Réponse : hypoténuse ; adjacent à : ; adjacent à : .2
Le triangle est rectangle en , avec cm, cm et cm. a) Écrire avec les noms des côtés, puis donner sa valeur au centième. b) Même travail pour .Voir la correction
L'angle droit est en : l'hypoténuse est , cm. a) Je me place en : le côté adjacent est . . b) Je me place en : l'adjacent change de côté, c'est maintenant . . ⭐ Contrôle : les deux cosinus sont entre et , et l'hypoténuse reste en bas dans les deux quotients. ⛔ Le piège : garder l'adjacent de pour calculer , et retrouver . L'adjacent est une PLACE par rapport à l'angle : il bouge quand l'angle bouge. Réponse : et .3
Le triangle est rectangle en , avec cm, cm et cm. Un élève écrit : « ». a) Sans rien recalculer, pourquoi est-ce forcément faux ? b) Écrire le bon quotient et donner au centième.Voir la correction
a) L'hypoténuse est le plus long côté d'un triangle rectangle. Le côté adjacent est plus court qu'elle, donc le quotient adjacent sur hypoténuse est plus PETIT que . Un cosinus de est impossible. b) L'angle droit est en : l'hypoténuse est , cm. Je me place en : le côté adjacent est , cm. . ⛔ Le piège : renverser le quotient. L'adjacent est EN HAUT, l'hypoténuse EN BAS ; un résultat plus grand que est le signal qu'on les a échangés. Réponse : .4
Le triangle est rectangle en , avec et cm. Calculer , arrondi au dixième.Voir la correction
L'angle droit est en : l'hypoténuse est , cm. Je me place en : le côté adjacent est . Dans le triangle rectangle en : , donc . L'inconnue est EN HAUT : je multiplie les deux membres par . cm (la calculatrice affiche ). ⭐ Contrôle : , l'adjacent est plus court que l'hypoténuse. ⛔ Le piège : la calculatrice réglée en radians. Elle affiche : une longueur NÉGATIVE. Je vérifie le « D » ou « DEG » à l'écran avant de calculer. Réponse : cm.5
Le triangle est rectangle en , avec et cm. Calculer l'hypoténuse , arrondie au dixième.Voir la correction
L'angle droit est en : l'hypoténuse est . Je me place en : le côté adjacent est , cm. , donc . Cette fois, l'inconnue est EN BAS. Je multiplie par : , puis je divise par : cm (la calculatrice affiche ). ⭐ Contrôle : , l'hypoténuse est bien le plus long côté. ⛔ Le piège : multiplier par habitude, cm. Une hypoténuse plus courte que l'adjacent, c'est impossible. Réponse : cm.6
Le triangle est rectangle en , avec cm et cm. Calculer l'angle , arrondi au dixième de degré.Voir la correction
L'angle droit est en : l'hypoténuse est , cm. Je me place en : le côté adjacent est , cm. . Je connais le cosinus, je cherche l'angle : la touche fait le chemin inverse (parfois « Arccos », ou « seconde » puis « cos »). . ⭐ Contrôle : est bien un angle aigu. ⛔ Le piège : oublier la parenthèse. En tapant , la calculatrice calcule d'abord et affiche « Erreur » : aucun angle n'a un cosinus plus grand que . J'écris . Réponse : .7
Le triangle est rectangle en , avec cm et cm. Calculer l'angle , arrondi au dixième de degré.Voir la correction
L'angle droit est en : l'hypoténuse est , cm. Je me place en : le côté adjacent est , cm. . . ⭐ Contrôle : je repars de l'angle, : la boucle est bouclée. ⛔ Le piège : appuyer sur au lieu de . La calculatrice affiche : c'est le cosinus d'un angle de , pas un angle. La touche va de l'angle vers le nombre, la touche du nombre vers l'angle. Réponse : .8
a) Avec la calculatrice, donner au centième , et . b) Quand l'angle double, de à , le cosinus est-il divisé par deux ? c) Sans calculatrice, ranger , et dans l'ordre croissant.Voir la correction
a) , et . Je le VOIS sur le dessin : chaque rayon du quart de cercle est l'hypoténuse d'un triangle rectangle, de longueur . Son ombre sur le sol est le côté adjacent, et le cosinus vaut exactement cette ombre, puisque diviser par ne change rien. b) Non. La moitié de , c'est environ , alors que . Le cosinus diminue quand l'angle grandit, mais il n'est pas proportionnel à l'angle. c) Plus l'angle s'ouvre, plus le rayon se relève et plus son ombre raccourcit : le cosinus DIMINUE. Donc . ⛔ Le piège : croire que l'angle et son cosinus sont proportionnels, « deux fois plus d'angle, deux fois moins de cosinus ». Le dessin le dément : les ombres ne raccourcissent pas au même rythme. Réponse : , et ; non ; .
Type devoir : exercices 9 à 16niveau 2
Rédiger comme en devoir : le triangle rectangle, l'égalité du cosinus avec les noms des côtés, le calcul, l'arrondi, le contrôle.
Rappel de cours
- La phrase d'ouverture : « Dans le triangle … rectangle en …, cos … = adjacent ÷ hypoténuse », avec les NOMS des côtés.
- Inconnue en haut du quotient (l'adjacent) : je multiplie. Inconnue en bas (l'hypoténuse) : je divise.
- Je garde la valeur de la calculatrice jusqu'au bout, et j'arrondis à la FIN seulement.
- Contrôle : l'adjacent est plus court que l'hypoténuse, et l'angle trouvé est aigu.
9
Le triangle est rectangle en , avec et cm. a) Calculer au dixième, en rédigeant. b) Calculer au dixième avec le théorème de Pythagore.Voir la correction
a) Dans le triangle rectangle en , l'hypoténuse est . Je me place en : le côté adjacent est . , donc et cm. b) Le théorème de Pythagore dans le même triangle : , donc . Avec la valeur de gardée en mémoire : cm. ⭐ Contrôle : et sont bien plus courts que . ⛔ Le piège : prendre cm pour l'adjacent, parce que touche aussi , et calculer cm. Un côté plus long que l'hypoténuse : impossible. Réponse : cm et cm.10
Le triangle est rectangle en , avec et cm. Calculer au dixième, en rédigeant.Voir la correction
Je me place en , l'angle connu. L'angle droit est en : l'hypoténuse est . Le côté adjacent est , cm. Dans le triangle rectangle en : , donc . L'inconnue est en BAS : cm (la calculatrice affiche ). ⭐ Contrôle : , l'hypoténuse est la plus longue. ⛔ Le piège : arrondir le cosinus trop tôt. ; arrondi à , il donne cm, presque un centimètre de trop. Je tape tout le calcul d'un coup, et j'arrondis à la FIN. Réponse : cm.11
Le triangle est rectangle en , avec cm et cm. Calculer l'angle au dixième de degré, en rédigeant.Voir la correction
L'angle droit est en : l'hypoténuse est . Je me place en : le côté adjacent est . Dans le triangle rectangle en : . . Je tape la division DANS la parenthèse, sans l'arrondir. ⛔ Le piège : arrondir le quotient d'abord. ; coupé à , il donne : le dixième demandé est faux. Réponse : .12
Le triangle est rectangle en , avec cm et cm. a) Calculer l'hypoténuse avec le théorème de Pythagore. b) Calculer au dixième de degré. c) Calculer au dixième de degré, avec le cosinus. d) Contrôler avec la somme des angles du triangle.Voir la correction
a) Dans le triangle rectangle en , le théorème de Pythagore donne , donc cm. b) L'hypoténuse est . Je me place en : le côté adjacent est . , donc . c) Je me place en : l'adjacent devient . , donc . d) , et avec l'angle droit on retrouve les du triangle. ⛔ Le piège : oublier la racine carrée et prendre pour l'hypoténuse. On trouverait et un angle de , en face du plus petit côté : absurde. Réponse : cm, et .13
Le câble d'un télésiège monte en ligne droite du départ à l'arrivée , sur m, avec un angle de par rapport à l'horizontale. On note le point à la hauteur de , à la verticale de : le triangle est rectangle en . a) Calculer la distance horizontale , au mètre. b) Une carte montre les distances horizontales. Combien de mètres « manque »-t-elle par rapport au câble ?Voir la correction
a) Dans le triangle rectangle en , l'hypoténuse est le câble , m. Je me place en : le côté adjacent est , la distance horizontale. , donc m. b) La carte affiche environ m, soit m de moins que le câble. ⛔ Le piège : diviser au lieu de multiplier, m. La distance au sol serait plus longue que le câble : impossible. Réponse : la distance horizontale est d'environ m, m de moins que le câble.14
Un panneau solaire mesure m de long. Posé sur un toit plat, il est incliné de par rapport à l'horizontale, face au sud. On note son bord bas, son bord haut et le point du toit à la verticale de : le triangle est rectangle en . a) Quelle longueur de toit le panneau occupe-t-il, au centimètre ? b) Le toit mesure m de profondeur. Combien de rangées de panneaux peut-on poser l'une derrière l'autre, sans compter l'ombre ?Voir la correction
a) L'hypoténuse est le panneau , m. Je me place en : le côté adjacent est , posé sur le toit. Dans le triangle rectangle en : , donc m. b) : rangées entières tiennent, la cinquième dépasserait. ⛔ Le piège : diviser par la longueur du panneau, , et ne poser que rangées. Incliné, le panneau prend MOINS de place au sol que sa longueur. Réponse : chaque panneau occupe environ m de toit, et on peut poser rangées.15
Le toboggan droit d'une aire de jeux mesure m de long. Vu du dessus, il avance de m. On note son bas, son haut et le point du sol sous : le triangle est rectangle en . Calculer l'angle que fait le toboggan avec le sol, au dixième de degré.Voir la correction
L'hypoténuse est le toboggan , m. Je me place en : le côté adjacent est , m, la longueur vue du dessus. Dans le triangle rectangle en : , donc . ⭐ Contrôle : le toboggan avance de m pour m de long, il est plutôt couché ; un angle de moins de avec le sol est cohérent. ⛔ Le piège : répondre avec l'angle en . Les deux angles aigus font ensemble : est l'angle du toboggan avec la VERTICALE, pas avec le sol. Réponse : le toboggan fait un angle d'environ avec le sol.16
Le triangle est rectangle en , avec cm et cm. Pour trouver un angle, un élève écrit : « ». a) Pourquoi cette égalité n'a-t-elle pas de sens ? b) De quel angle est-il vraiment le cosinus ? Calculer cet angle au dixième de degré. c) En déduire l'angle .Voir la correction
a) est l'angle DROIT. Le cosinus se calcule pour un angle AIGU du triangle rectangle : en , il n'y a pas d'adjacent à choisir, puisque l'hypoténuse est justement en face de . b) L'hypoténuse est . Le côté touche sans être l'hypoténuse : c'est le côté adjacent à . Donc est , et . c) Les trois angles font , dont en : . ⛔ Le piège : partir de l'angle droit. Je repère l'angle droit pour trouver l'hypoténuse, puis je me place TOUJOURS sur un angle aigu. Réponse : est ; et .
Problèmes : exercices 17 à 20niveau 3
Des situations réelles. Je trouve le triangle rectangle caché, je le dessine, je repère l'adjacent et l'hypoténuse, puis une phrase de réponse.
Rappel de cours
- Le triangle rectangle se cache dans le monde : une verticale et une horizontale, la largeur d'une rivière et sa berge, le rayon d'un cercle et son axe.
- Le côté adjacent est souvent la distance HORIZONTALE, celle d'une carte ; l'hypoténuse, le trajet réel, en pente.
- Si l'adjacent manque, le théorème de Pythagore le donne d'abord.
17Le funiculaire de Montmartre
Le funiculaire de Montmartre, à Paris, monte en ligne droite de la gare basse à la gare haute : la voie mesure m et le dénivelé est de m. On note le point à la hauteur de , à la verticale de : le triangle est rectangle en . a) Calculer la distance horizontale au dixième de mètre. b) En déduire l'angle de la voie avec l'horizontale, au dixième de degré. c) Un élève calcule . Quel angle trouve-t-il, et qu'a-t-il confondu ?Voir la correction
La voie est l'hypoténuse, m ; le dénivelé mesure m. Je me place en : le côté adjacent est , que je ne connais pas encore. a) Le théorème de Pythagore dans le triangle rectangle en : , donc m. b) , avec la valeur de gardée en mémoire : . c) Il trouve . Mais ne touche pas : ce n'est pas l'adjacent de . Il a calculé l'angle en , celui de la voie avec la verticale. D'ailleurs . ⛔ Le piège : prendre le dénivelé pour l'adjacent. Avec le cosinus, il faut l'adjacent : ici, Pythagore le donne d'abord. Réponse : la voie avance d'environ m à l'horizontale et monte avec un angle d'environ .18Le voilier qui remonte au vent
Un voilier doit rejoindre une bouée à milles marins, exactement face au vent. Il ne peut pas avancer droit contre le vent : il remonte au mieux à du vent, et fait donc deux bords égaux, en zigzag. Pour le premier bord, on note le départ, le point où il vire de bord et le point de l'axe du vent à la hauteur de : le triangle est rectangle en , avec milles et . a) Calculer la longueur du premier bord, au centième de mille. b) Quelle distance le voilier parcourt-il en tout ? Combien de fois les milles en ligne droite ? c) Un équipier calcule . Pourquoi son résultat est-il forcément faux ?Voir la correction
Je me place en . L'hypoténuse est le bord , le trajet réel. Le côté adjacent est , milles : le chemin gagné face au vent. a) , donc . L'inconnue est en bas : milles. b) Deux bords égaux : milles. Et : le voilier parcourt environ fois la ligne droite, soit % de plus. c) milles : un bord plus court que les milles gagnés face au vent. L'hypoténuse serait plus courte que l'adjacent, c'est impossible. ⛔ Le piège : multiplier par réflexe. Quand l'inconnue est l'hypoténuse, elle est EN BAS du quotient : je divise. Réponse : chaque bord mesure environ milles ; le voilier parcourt environ milles, fois la ligne droite.19Paris tourne moins vite que l'équateur
La Terre est une boule de rayon km qui fait un tour sur elle-même en h environ. Paris, en , est à la latitude Nord (arrondie). Pendant un tour, Paris décrit un cercle de centre , sur l'axe des pôles. Dans le triangle rectangle en , où est le centre de la Terre, on a km et . a) Calculer le rayon du cercle de Paris, au kilomètre. b) Calculer la longueur de ce cercle, au kilomètre. c) En déduire la vitesse de Paris autour de l'axe, en km/h, et la comparer à celle d'un point de l'équateur.Voir la correction
Je me place en . L'angle droit est en : l'hypoténuse est , le rayon de la Terre. Le côté adjacent est , le rayon du cercle de Paris. a) , donc km. b) La longueur d'un cercle de rayon est : km, avec la valeur de gardée en mémoire. c) Paris fait ce tour en h : km/h. À l'équateur, le cercle a pour rayon km : km, soit environ km/h. ⛔ Le piège : prendre le rayon de la Terre pour celui du cercle de Paris. Plus on monte vers le pôle, plus le cercle rétrécit, et le cosinus mesure ce rétrécissement : . Réponse : le cercle de Paris a un rayon d'environ km et une longueur d'environ km ; Paris tourne à environ km/h, contre km/h à l'équateur.20La traversée à la nage
Une nageuse part du point d'une berge pour traverser une rivière de m de large. Le point est juste en face de , sur l'autre berge. Emportée par le courant, elle nage en ligne droite et touche l'autre berge en , après m : le triangle est rectangle en . a) Calculer l'angle entre son trajet et la direction « tout droit en face », au dixième de degré. b) À quelle distance du point visé arrive-t-elle ? Au dixième de mètre. c) Par une eau plus calme, son trajet ne s'écarte que de . Quelle distance nage-t-elle alors, au dixième de mètre ?Voir la correction
Je me place en . L'angle droit est en : l'hypoténuse est le trajet , m. Le côté adjacent est , la largeur de la rivière, m. a) , donc . b) Le théorème de Pythagore : , donc m. c) Le côté adjacent reste la largeur, m, et le trajet est l'hypoténuse cherchée. L'inconnue est en bas : m. ⛔ Le piège : calculer la dérive par une soustraction, m. Les côtés d'un triangle rectangle ne se soustraient pas : c'est Pythagore qui relie les trois. Réponse : elle nage avec un angle d'environ et arrive à environ m du point visé ; par eau calme, elle nagerait environ m.