Version élève → Mathématiques · Lycée professionnel · 1re · Première

Séquence 8 · Trigonométrie : cercle trigonométrique, radian et fonction sinus

Comment décrire mathématiquement un phénomène qui se répète, comme la tension du secteur ou la rotation d'une roue ?

Bonjour !

Dans cette séquence de mathématiques, tu vas chercher à répondre à la grande question écrite en haut de la page. Elle se fait en 2 séances. Pour chaque séance : lis la consigne, étudie les documents, réponds aux questions sur ta feuille ou sur l'ENT, puis recopie l'essentiel dans ton cahier. Tu peux imprimer cette page avec le bouton « Imprimer ».

À la fin, je serai capable de :

Les mots importants

cercle trigonométrique, enroulementradian, conversioncosinus et sinus d'un réelcos² x + sin² x = 1fonction sinus, période, phénomène périodique

Ressources de la séquence

Les notions, les repères et les pistes pour aller plus loin, utiles pour toutes les séances.

Les notions à maîtriser

Cercle trigonométrique
Cercle de centre O et de rayon 1, orienté dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Radian
Mesure de l'angle qui intercepte un arc de longueur 1 ; π rad = 180°.
Cosinus et sinus
Abscisse et ordonnée du point image M du réel x.
Propriétés
−1 ⩽ cos x ⩽ 1 ; −1 ⩽ sin x ⩽ 1 ; cos² x + sin² x = 1.
Valeurs particulières
sin(π/6) = 0,5 ; cos(π/3) = 0,5 ; sin(π/2) = 1 ; cos(π) = −1.
Période
La fonction sinus se répète tous les 2π : sin(x + 2π) = sin x.

Repères

DateÉvénement
IIe siècle av. J.‑C.Hipparque dresse des tables de cordes pour l'astronomie.
Ve siècleLes mathématiciens indiens utilisent la demi‑corde, ancêtre du sinus.
1748Euler traite cosinus et sinus comme des fonctions d'un nombre réel.
1873Le mot « radian » apparaît dans un examen rédigé par James Thomson.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Cercle trigonométrique et radian

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Comment mesurer un angle avec une longueur ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Le cercle trigonométrique

Le cercle trigonométrique a pour centre l'origine O et pour rayon 1 ; il est orienté dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. On enroule la droite des réels autour du cercle : à chaque réel x correspond un point M du cercle. Comme le périmètre vaut 2π, un tour complet correspond à 2π. Le radian est l'unité d'angle associée : π rad = 180° ; les mesures sont proportionnelles (x en radians correspond à 180x/π degrés). Points particuliers : π/2 (quart de tour), π (demi‑tour), π/6, π/4, π/3.

Document 1 · La roue de la grande roue

Situation-problème.

Une nacelle de grande roue tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. On modélise la roue par un cercle de rayon 1 (unité : 10 m) et on repère la nacelle par le réel x correspondant à la longueur d'arc parcourue depuis le point de départ A(1 ; 0).

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · S'approprier

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Placez.

  1. Où est la nacelle pour x = π/2 ?
  2. Pour x = π ?
  3. Pour x = 2π ?

Ce qui est attendu (6 pts) : S'approprier, réaliser

Activité 2 · Réaliser

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Convertissez.

  1. 60° en radians ?
  2. π/4 rad en degrés ?
  3. Quel angle en degrés pour x = 5π/6 ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Analyser, raisonner, réaliser

Activité 3 · Communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Expliquez à un camarade (6 lignes) pourquoi un tour complet correspond à 2π radians et comment convertir des degrés en radians. Pour bien commencer : Le cercle a pour rayon 1, donc son périmètre est… · Un tour complet correspond à… · Pour convertir, on utilise…

Ce qui est attendu (7 pts) : Valider · Communiquer

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

11802πproportionnelles

Le cercle trigonométrique a pour rayon ______. Un tour complet correspond à ______ radians. π radians correspondent à ______ degrés. Les mesures en degrés et en radians sont ________________.

Séance 2 · Cosinus, sinus et fonction sinus

65 min

Séance approfondie : cours développé, documents sourcés, activités exigeantes avec coups de pouce.

La question du jour

Pourquoi la tension du secteur est‑elle « sinusoïdale » ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · La fonction sinus

Le cosinus et le sinus du réel x sont l'abscisse et l'ordonnée du point image M : M(cos x ; sin x). Donc −1 ⩽ cos x ⩽ 1, −1 ⩽ sin x ⩽ 1 et, par Pythagore, cos² x + sin² x = 1. Valeurs à connaître : sin(π/6) = 0,5 ; cos(π/3) = 0,5 ; sin(π/4) = cos(π/4) ≈ 0,707 ; sin(π/2) = 1. En reportant sin x pour chaque x, on construit point par point la courbe de la fonction sinus : une sinusoïde, périodique de période 2π. La fonction cosinus s'obtient par translation.

Document 1 · La tension du secteur

Situation-problème.

La tension délivrée par une prise électrique est modélisée par u(t) = 325 sin(100πt), où t est en secondes et u en volts. Un oscilloscope affiche la courbe.

Source : Situation construite pour la séance par le professeur (données fictives, choisies pour être réalistes).

Activité 1 · S'approprier

12 min
Essentiel

Supports : Document 1

Consigne :

Lisez sur le cercle.

  1. cos(π/3) et sin(π/3) ?
  2. sin(π) ?
  3. Si sin x = 0,6 avec x entre 0 et π/2, cos x ?

Ce qui est attendu (6 pts) : S'approprier, réaliser

Activité 2 · Analyser, raisonner

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Étudiez la tension.

  1. Tension maximale ?
  2. Période (100πT = 2π) ?
  3. Fréquence ?

Ce qui est attendu (7 pts) : Analyser, raisonner, réaliser

Activité 3 · Valider, communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez une note pour un apprenti électricien (6 à 8 lignes) : que signifie « tension sinusoïdale de 50 Hz » et que représente 325 V ? Pour bien commencer : Une tension sinusoïdale varie… · Le motif se répète toutes les… · La valeur 325 V est…

Ce qui est attendu (7 pts) : Valider · Communiquer

Trace écrite · document à compléter (papier ou ENT)

Complète la trace écrite avec les mots de la banque, puis recopie-la dans ton cahier.

12π50sin x

Le point image M de x a pour coordonnées (cos x ; ______). Pour tout réel x, cos² x + sin² x = ______. La fonction sinus est périodique de période ______. Une tension de période 0,02 s a une fréquence de ______ Hz.

Fiche à trous · je complète

Complète le texte avec les mots de la banque (sur papier ou dans le document de l'ENT).

12πradians

Le cercle trigonométrique a pour rayon ______.

Une mesure de l'angle plat est π _______.

Pour tout réel x, cos² x + sin² x = ______.

La fonction sinus est périodique de période ______.

Ce que j'ai appris

Les 3 idées que je retiens :
Une méthode ou une formule que je veux retenir :
Ce qui reste difficile pour moi / ma question pour le professeur :