| Sécante, cosécante, cotangente | |
|---|---|
| Relation fondamentale | |
| Divisée par cos²θ | |
| Divisée par sin²θ |
Leçon
La théorie — Sécante, cosécante, cotangente et identités de Pythagore
Les fonctions sécante, cosécante et cotangente sont sec θ = 1/cos θ, csc θ = 1/sin θ et cot θ = cos θ/sin θ, chacune définie là où son dénominateur n’est pas nul. Les identités de Pythagore sin²θ + cos²θ = 1, 1 + tan²θ = sec²θ et 1 + cot²θ = csc²θ sont vraies pour tout angle où les deux membres sont définis.
D’où vient la formule
- Partir du cercle. P = (cos θ, sin θ) est à distance 1 de O pour tout angle, donc cos²θ + sin²θ = 1 dans chaque quadrant. Les carrés ne voient pas les signes : c’est pourquoi le triangle de côtés |cos θ| et |sin θ| donne la même équation.
- Diviser par cos²θ, ou par sin²θ. Chaque division est permise exactement là où les nouvelles fonctions sont définies.
- Extraire la racine, puis choisir le signe. Une identité donne le carré de l’inconnue, elle en fixe donc la valeur absolue ; le quadrant fixe le signe.
- Suppose
- Chaque identité n’est vraie que là où ses fonctions sont définies : la deuxième tombe en défaut aux multiples impairs de 90°, la troisième aux multiples de 180°.
Problèmes entièrement résolus
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Le sinus d’un angle obtus est donné 2 étapes
sin θ = 3/5 et θ est obtus. Trouvez les cinq autres fonctions de manière exacte.
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Un angle obtus est dans le quadrant II, où le cosinus est négatif. D’après sin²θ + cos²θ = 1 :
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Les quatre autres sont des quotients et des inverses :
Réponse
cos θ = −4/5, tan θ = −3/4, sec θ = −5/4, csc θ = 5/3, cot θ = −4/3.
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De la tangente à la sécante 2 étapes
tan θ = −12/5 et 270° < θ < 360°. Trouvez sec θ, cos θ et sin θ.
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Dans le quadrant IV, le cosinus est positif, et la sécante aussi. D’après 1 + tan²θ = sec²θ :
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Ensuite cos θ est l’inverse, et sin θ = tan θ · cos θ :
Réponse
sec θ = 13/5 = 2,6, cos θ = 5/13 ≈ 0,3846, sin θ = −12/13 ≈ −0,9231.
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De la cotangente à la cosécante 2 étapes
cot θ = 3/4 et 180° < θ < 270°. Trouvez csc θ, sin θ et cos θ.
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Dans le quadrant III, le sinus est négatif, et la cosécante aussi. D’après 1 + cot²θ = csc²θ :
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Ensuite sin θ est l’inverse, et cos θ = cot θ · sin θ :
Réponse
csc θ = −5/4, sin θ = −4/5, cos θ = −3/5.
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Valeurs exactes à 30° 3 étapes
Trouvez sec 30°, csc 30° et cot 30° de manière exacte.
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La moitié d’un triangle équilatéral de côté 2 a pour côtés 1, √3 et 2, donc
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On inverse, puis on rend le dénominateur rationnel :
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Vérification avec la deuxième identité :
Réponse
sec 30° = 2√3/3 ≈ 1,1547, csc 30° = 2, cot 30° = √3 ≈ 1,7321.
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Simplifier avec deux identités 2 étapes
Simplifiez (1 − cos²θ)(1 + cot²θ).
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Chaque parenthèse est un membre d’une identité ; remplacez-la par l’autre membre :
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et csc θ = 1/sin θ :
Réponse
1, pour tout angle qui n’est pas un multiple de 180°, où cot θ n’est pas définie.
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Une démonstration par l’identité factorisée 3 étapes
Montrez que 1/(sec θ − tan θ) = sec θ + tan θ, et vérifiez-le en θ = 60°.
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Multipliez numérateur et dénominateur par sec θ + tan θ :
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D’après 1 + tan²θ = sec²θ, le dénominateur vaut 1 :
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À 60°, sec θ = 2 et tan θ = √3 :
Réponse
Les deux membres sont égaux partout où ils sont définis ; à 60°, tous deux valent 2 + √3 ≈ 3,7321.
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Une valeur qu’aucun angle n’atteint 2 étapes
Trouvez tous les angles tels que sec θ = 1/2.
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sec θ = 1/2 signifierait
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mais cos θ est une coordonnée d’un point d’un cercle de rayon 1, donc |cos θ| ≤ 1, et par conséquent
Réponse
Il n’y en a aucun : sec θ et csc θ ne prennent jamais de valeur strictement comprise entre −1 et 1. L’exemple refuse 1/2 et laisse θ à 60°, où l’inverse va dans l’autre sens : cos θ = 1/2 et sec θ = 2.
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Éliminer le paramètre 2 étapes
Une courbe est donnée par x = 3 sec t, y = 2 tan t. Trouvez son équation cartésienne.
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Isolez les deux fonctions :
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et reportez-les dans sec²t − tan²t = 1 :
Réponse
x²/9 − y²/4 = 1, une hyperbole. Comme |sec t| ≥ 1, chacun de ses points vérifie |x| ≥ 3.
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Parcours
Identités et équations trigonométriques
Références (2)
- The reciprocal identities and the three Pythagorean identities, sin²θ + cos²θ = 1, 1 + tan²θ = sec²θ and 1 + cot²θ = csc²θ (OpenStax lists the last two in the other order): J. Abramson, Precalculus 2e, OpenStax (2021), section 7.1, “Simplifying and Verifying Trigonometric Identities”.
- Insight block 1: Fincke's Geometriae rotundi (1583) “introduces the terms ‘tangents’ and ‘secants’”: J. J. O'Connor and E. F. Robertson, “Thomas Fincke”, MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews (last updated January 2012).