Formules d'addition et de duplication

À propos de cette leçon

Terminale, mathématiques expertes › Nombres complexes et trigonométrie

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Formules d'addition et de duplication

Nombres complexes et trigonométrie. forme exponentielle, formule d'Euler, formule de Moivre, formules d'addition

Échauffement

Trois questions rapides sur des leçons déjà vues.

Découvrir

On a cos⁡(π2+π2)=cos⁡π=−1\cos\left(\dfrac{\pi}{2} + \dfrac{\pi}{2}\right) = \cos\pi = -1. A-t-on cos⁡π2+cos⁡π2=−1\cos\dfrac{\pi}{2} + \cos\dfrac{\pi}{2} = -1 ?

  1. Non : le cosinus d'une somme n'est pas la somme des cosinus
  2. Oui

L'idée clé

Ces formules se démontrent avec le produit scalaire.

cos⁡(a+b)=cos⁡acos⁡b−sin⁡asin⁡b\cos(a + b) = \cos a\cos b - \sin a\sin b et sin⁡(a+b)=sin⁡acos⁡b+cos⁡asin⁡b\sin(a + b) = \sin a\cos b + \cos a\sin b.

Duplication : cos⁡2a=cos⁡2a−sin⁡2a=2cos⁡2a−1\cos 2a = \cos^2 a - \sin^2 a = 2\cos^2 a - 1 et sin⁡2a=2sin⁡acos⁡a\sin 2a = 2\sin a\cos a.

Exemple corrigé

Calcule cos⁡7π12\cos\dfrac{7\pi}{12}, avec 7π12=π3+π4\dfrac{7\pi}{12} = \dfrac{\pi}{3} + \dfrac{\pi}{4}.

cos⁡π3cos⁡π4−sin⁡π3sin⁡π4\cos\dfrac{\pi}{3}\cos\dfrac{\pi}{4} - \sin\dfrac{\pi}{3}\sin\dfrac{\pi}{4}
Formule d'addition.
12×22−32×22\dfrac{1}{2} \times \dfrac{\sqrt{2}}{2} - \dfrac{\sqrt{3}}{2} \times \dfrac{\sqrt{2}}{2}
Valeurs remarquables.
2−64\dfrac{\sqrt{2} - \sqrt{6}}{4}
On rassemble.

À toi, guidé

À toi : si cos⁡a=12\cos a = \dfrac{1}{2}, que vaut cos⁡2a\cos 2a ?

−12-\dfrac{1}{2}
2 × 1/4 − 1.

Entraînement ★

  1. On a sin⁡x=12\sin x = \dfrac{1}{ 2 }. Calcule cos⁡2x\cos 2x.
  2. On a sin⁡x=16\sin x = \dfrac{1}{ 6 }. Calcule cos⁡2x\cos 2x.
  3. On a sin⁡x=15\sin x = \dfrac{1}{ 5 }. Calcule cos⁡2x\cos 2x.

Attention !

Entraînement ★★

  1. Calcule sin⁡2π3\sin\dfrac{2\pi}{ 3 }, à l'aide de la formule de duplication.
  2. Calcule sin⁡2π4\sin\dfrac{2\pi}{ 4 }, à l'aide de la formule de duplication.
  1. Quelle formule donne cos⁡(a+b)\cos(a + b) ?
    1. cos⁡acos⁡b−sin⁡asin⁡b\cos a\cos b - \sin a\sin b
    2. cos⁡a+cos⁡b\cos a + \cos b
    3. cos⁡acos⁡b+sin⁡asin⁡b\cos a\cos b + \sin a\sin b
  1. Quelle formule donne sin⁡(a+b)\sin(a + b) ?
    1. sin⁡acos⁡b+cos⁡asin⁡b\sin a\cos b + \cos a\sin b
    2. sin⁡a+sin⁡b\sin a + \sin b
    3. sin⁡asin⁡b−cos⁡acos⁡b\sin a\sin b - \cos a\cos b

Bilan

Trois questions pour vérifier que c'est acquis.

  1. On a sin⁡x=12\sin x = \dfrac{1}{ 2 }. Calcule cos⁡2x\cos 2x.
  2. On a sin⁡x=16\sin x = \dfrac{1}{ 6 }. Calcule cos⁡2x\cos 2x.
  3. On a sin⁡x=15\sin x = \dfrac{1}{ 5 }. Calcule cos⁡2x\cos 2x.

Fiche résumé

Formules

  • cos⁡(a+b)=cos⁡acos⁡b−sin⁡asin⁡b\cos(a + b) = \cos a\cos b - \sin a\sin b.
  • sin⁡(a+b)=sin⁡acos⁡b+cos⁡asin⁡b\sin(a + b) = \sin a\cos b + \cos a\sin b.

Attention : au signe moins du cosinus.

CC BY-SA 4.0