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CCC - trois côtés
Ce que vous connaissez: Les trois longueurs de côté : a, b et c.
Méthode: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Exemple résolu: a = 3, b = 4, c = 5 donne un triangle rectangle.
Ouvrir ce cas: CCCLeçons Interactives de Mathématiques et Sciences
Théorie du triangle — Cas par cas
Commencez par les valeurs marquées comme connues. Leur configuration—et non l'apparence du triangle—détermine la méthode. Au moins un côté doit être connu.
01
Ce que vous connaissez: Les trois longueurs de côté : a, b et c.
Méthode: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Exemple résolu: a = 3, b = 4, c = 5 donne un triangle rectangle.
Ouvrir ce cas: CCC02
Ce que vous connaissez: Deux côtés et l'angle compris entre eux.
Méthode: c2 = a2 + b2 − 2ab cos C
Exemple résolu: a = 7, b = 5, C = 60° fixe le côté opposé c.
Ouvrir ce cas: CAC03
Ce que vous connaissez: Deux angles et un côté quelconque (ACA ou AAC).
Méthode: C = 180° − A − B; a / sin A = c / sin C
Exemple résolu: A = 40°, B = 75°, c = 8 donne d'abord C = 65°.
Ouvrir ce cas: ACA04
Ce que vous connaissez: Deux côtés et un angle non compris, opposé à l'un d'eux.
Méthode: sin B = b sin A / a; B′ = 180° − B
Exemple résolu: a = 7, b = 9, A = 40° crée deux triangles valides.
Ouvrir ce cas: CCA ambigu05
Ce que vous connaissez: Les trois angles, mais aucune longueur de côté.
Méthode: A + B + C = 180° ⇒ ∞ △
Exemple résolu: 30°, 60°, 90° décrit une infinité de triangles de tailles différentes.
AAA exige un côté — ouvrir ACA/AACLe triangle 3-4-5 possède un angle droit, et personne n'a besoin qu'on lui indique dans quel sommet il se trouve. Résolvez-le à partir de ses seuls trois côtés, puis trouvez les deux cercles qui s'y cachent. Il s'agit du cas CCC.
Avec trois côtés et aucun angle, la seule voie d'accès est la loi des cosinus, réarrangée pour donner le cosinus de l'angle opposé au côté laissé à gauche.
Répétez l'opération pour le deuxième angle. Rien n'est encore une approximation ici — 0,8 et 0,6 sont exacts, et les décimales n'apparaissent que lorsqu'on prend l'arccosinus.
Le troisième angle s'obtient gratuitement par la somme des angles. Appliquez-y malgré tout la loi des cosinus : le numérateur vaut 9 + 16 − 25 = 0, le cosinus est donc exactement nul. Ce triangle est rectangle parce que 3² + 4² se trouve être égal à 5², et pour aucune autre raison.
La formule de Héron ne nécessite que le périmètre et les trois côtés. Elle donne 6, ce qui vaut aussi ½ × 3 × 4 — les deux formules doivent concorder, et vous pouvez constater ici qu'elles le font.
Deux rayons que le panneau ne mentionne jamais. Dans un triangle rectangle, l'hypoténuse est un diamètre du cercle circonscrit, donc R = 2,5. Le cercle inscrit a pour rayon r = (a + b − c)/2 = 1, et l'aire est égale à r × s, ce qui donne à nouveau 6.
Réponse
L'outil affiche A = 36,8699°, B = 53,1301°, C = 90° et un périmètre de 12. L'étape 3 est celle qu'il faut retenir : le théorème de Pythagore n'est pas un théorème distinct à côté de la loi des cosinus, c'est la loi des cosinus évaluée à 90°, là où le terme −2ab·cos C s'annule. Tout ce qui fait la renommée de l'angle droit provient de ce seul terme qui devient nul, c'est pourquoi la loi des cosinus s'applique à tous les triangles et le théorème de Pythagore s'applique à un seul type.
Deux côtés de 7 et 5 avec un angle de 60° entre eux. Trouvez le troisième côté et les deux angles restants — et déterminez le deuxième angle par la loi des cosinus plutôt que par la loi des sinus, à dessein. Il s'agit du cas CAC.
L'angle connu se situe entre les deux côtés connus, ce qui est exactement la disposition pour laquelle la loi des cosinus est conçue : elle donne le côté opposé à cet angle.
À 60°, le cosinus vaut exactement ½, de sorte que l'ensemble du terme −2ab·cos C se réduit à −ab et l'expression devient a² + b² − ab. C'est une forme utile à reconnaître ; 60° est le seul angle pour lequel elle apparaît.
Passons à l'angle A. La loi des sinus fonctionnerait et est plus simple à saisir, mais l'arcsinus renvoie un angle dans le premier quadrant et son supplément est tout aussi valide — elle fournirait donc deux candidats sans aucun moyen de choisir. La loi des cosinus renvoie un cosinus muni de son signe, et le cosinus prend chaque valeur une seule fois sur toute la plage de valeurs que peut prendre un angle de triangle.
Le dernier angle s'obtient par la somme des angles, qui ne peut pas être ambiguë.
L'aire ne nécessite ni les angles que vous venez de trouver, ni le troisième côté : deux côtés et l'angle compris entre eux suffisent déjà.
Réponse
L'outil affiche c = 6,245, A = 76,1021° et B = 43,8979°. L'étape 3 explique pourquoi le cas SAS est sûr et le cas SSA ne l'est pas. La loi des cosinus ne peut jamais être ambiguë, car cos θ prend chaque valeur une seule fois entre 0° et 180° ; la loi des sinus peut toujours l'être, car sin θ prend chaque valeur deux fois. Lorsque deux côtés et un angle compris sont donnés, le triangle est déjà déterminé et l'arithmétique se contente de le lire. Le problème suivant porte sur ce qui se passe lorsqu'il ne l'est pas.
a = 7, b = 9, A = 40° — et le panneau indique deux solutions tout en n'affichant qu'un seul triangle. Trouvez l'autre. Il s'agit du cas SSA.
Abaissez une perpendiculaire depuis le sommet éloigné sur la droite sur laquelle repose l'angle connu. Sa longueur est h = b·sin A = 5,7851, et le côté a doit atteindre cette droite : trop court et il n'y a pas de triangle, valant exactement h et il y en a un, plus long que h et il y en a deux — jusqu'à ce que a dépasse b, moment où le second se referme. Ici h < a < b, donc deux.
La loi des sinus donne le sinus de B, et l'arcsinus renvoie la branche aiguë.
La branche obtuse a le même sinus. Elle ne subsiste que si elle laisse encore de la place pour un troisième angle, et 40° + 124,2651° est inférieur à 180°, ce qui est le cas.
Complétez le premier triangle : troisième angle, puis le troisième côté par la loi des sinus, puis l'aire.
Complétez le second de la même manière. Mêmes a, b et A — et un triangle de moins d'un tiers de la taille.
Réponse
Le panneau indique SSA (2 solutions) et affiche h = 5,7851, B = 55,7349°, c = 10,8356 et une aire de 31,3423 — la première branche. La seconde, avec c = 2,9532 et une aire de 8,5424, vous est laissée, et c'est le constat honnête de la situation : les données ne déterminent pas le triangle, donc aucun calculateur ne peut vous donner la réponse. Tout ce qui est mesuré de cette façon — un relèvement et deux distances, une portée radar avec un angle hors axe — comporte le même dilemme, et la sortie ne réside jamais dans plus d'arithmétique. C'est une mesure supplémentaire, ou une raison physique pour laquelle l'une des deux est impossible.
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