Version élève → Mathématiques · Lycée professionnel · 2de · Seconde

Séquence 8 · Géométrie dans le plan et l'espace : Pythagore, Thalès, aires et volumes

Comment calculer une longueur inaccessible, la quantité de matériau ou la contenance d'un objet à partir d'un plan ou d'un solide ?

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

solides usuels : pavé, cylindre, pyramide, cône, boulethéorème de Pythagore et réciproquethéorème de Thalèsaires et volumes, unitésagrandissement, réduction, coefficient k

Ressources de la séquence

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

Les notions à maîtriser

Solides usuels
Cube, pavé droit, prisme, cylindre, pyramide, cône, boule.
Pythagore
Si ABC est rectangle en A, alors BC² = AB² + AC² ; la réciproque permet de prouver qu'un triangle est rectangle.
Thalès
Si (MN) est parallèle à (BC) avec M sur (AB) et N sur (AC), alors AM/AB = AN/AC = MN/BC.
Volumes
Pavé : L × ℓ × h ; cylindre : πr²h ; pyramide et cône : (aire de base × h)/3 ; boule : (4/3)πr³.
Agrandissement
Longueurs × k, aires × k², volumes × k³.
Unités
1 m³ = 1 000 dm³ = 1 000 L ; 1 m² = 10 000 cm².

Repères

DateÉvénement
vers 1800 av. J.‑C.La tablette babylonienne Plimpton 322 contient des triplets pythagoriciens.
VIe siècle av. J.‑C.La tradition attribue à Thalès la mesure de la hauteur d'une pyramide par son ombre.
vers 300 av. J.‑C.Euclide démontre le théorème de Pythagore (Éléments, I, 47).
IIIe siècle av. J.‑C.Archimède établit le volume de la boule.

Pour aller plus loin

Sources et bibliographie

Mon parcours : je choisis mon rythme

Séance 1 · Pythagore et Thalès au service du métier

65 min

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

La question du jour

Comment vérifier qu'un mur est d'équerre ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Théorèmes de Pythagore et de Thalès

Théorème de Pythagore : si un triangle est rectangle, le carré de l'hypoténuse (côté opposé à l'angle droit) est égal à la somme des carrés des deux autres côtés. Réciproque : si BC² = AB² + AC², le triangle est rectangle en A. C'est la « règle du 3, 4, 5 » des maçons : un triangle de côtés 3, 4 et 5 est rectangle. Théorème de Thalès : si deux droites (MN) et (BC) sont parallèles, avec M sur (AB) et N sur (AC), les longueurs sont proportionnelles : AM/AB = AN/AC = MN/BC. On l'utilise pour calculer une hauteur par l'ombre ou une longueur sur un plan.

Document 1 · Le chantier

Situation-problème.

Un maçon trace les fondations d'un abri rectangulaire de 4 m sur 3 m. Pour vérifier l'angle droit, il mesure la diagonale : il trouve 5,08 m. Plus loin, un poteau de 2 m projette une ombre de 1,6 m pendant qu'un arbre projette une ombre de 9,6 m.

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 :

Analysez les mesures.

  1. Quelle diagonale faudrait‑il pour un angle droit ?
  2. L'angle est‑il droit ?
  3. Quel théorème pour la hauteur de l'arbre ?

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

Activité 2 · Réaliser

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Calculez.

  1. Hauteur de l'arbre ?
  2. Diagonale d'un écran de 1,2 m sur 0,7 m ?
  3. Un triangle de côtés 7, 24 et 25 est‑il rectangle ?

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

Activité 3 · Valider, communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez la consigne du chef de chantier au maçon (6 à 8 lignes) : faut‑il reprendre le tracé ? Comment vérifier rapidement un angle droit sur le terrain ? Pour bien commencer : La diagonale mesurée est…, alors que… · L'angle n'est donc pas… · Pour vérifier, il suffit de…

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.

hypoténuserectangleréciproqueThalès

Dans un triangle rectangle, le carré de l'__________ est égal à la somme des carrés des deux autres côtés. La __________ du théorème permet de prouver qu'un triangle est rectangle. Avec le théorème de ______, les longueurs sont proportionnelles. Un triangle de côtés 3, 4 et 5 est _________.

Séance 2 · Aires, volumes et agrandissements

65 min

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

La question du jour

Combien de litres contient la cuve ?

Mon plan de travail

Le cours à lire · Volumes et échelles

Volumes : pavé droit L × ℓ × h ; cylindre πr²h ; pyramide et cône (aire de la base × hauteur)/3 ; boule (4/3)πr³. Conversions : 1 m³ = 1 000 dm³ et 1 dm³ = 1 L. Dans un agrandissement ou une réduction de coefficient k (échelle), les longueurs sont multipliées par k, les aires par k² et les volumes par k³. Une maquette à l'échelle 1/20 correspond à k = 20 pour passer à l'objet réel.

Document 1 · La cuve de récupération d'eau

Situation-problème.

Un lycée installe une cuve cylindrique de récupération d'eau de pluie : diamètre 1,2 m, hauteur 1,5 m. Le service technique a fabriqué une maquette à l'échelle 1/10 pour une exposition sur le développement durable.

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 :

Calculez.

  1. Rayon et volume de la cuve en m³ ?
  2. Contenance en litres ?
  3. Combien de jours d'arrosage si l'on utilise 80 L par jour ?

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

Activité 2 · Réaliser

18 min
Essentiel

Supports : Cours

Consigne :

Passez à la maquette.

  1. Dimensions de la maquette ?
  2. Volume de la maquette en cm³ ?
  3. Pourquoi divise‑t‑on par 1 000 et non par 10 ?

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

Activité 3 · Valider, communiquer

15 min
Travail à rendre

Supports : Documents et cours

Consigne :

Rédigez le panneau explicatif de l'exposition (6 à 8 lignes) : contenance de la cuve, autonomie d'arrosage, et lien entre la maquette et la cuve réelle. Pour bien commencer : La cuve réelle contient… · Elle permet d'arroser pendant… · La maquette, à l'échelle 1/10, …

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.

1hk²k³

Le volume d'un cylindre vaut π × r² × ______. 1 dm³ correspond à ______ litre. Dans un agrandissement de coefficient k, les volumes sont multipliés par ______. Les aires sont multipliées par ______.

Fiche à trous · je complète

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

k²rectanglesommeπr²h

Dans un triangle rectangle, le carré de l'hypoténuse est égal à la ______ des carrés des deux autres côtés.

Si AB² + AC² = BC², le triangle ABC est _________ en A.

Dans un agrandissement de coefficient k, les aires sont multipliées par ______.

Le volume d'un cylindre de rayon r et de hauteur h est ______.

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 :