QCM : Formulaire de trigonométrie — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la valeur de la tangente en π2\frac{\pi}{2} ?

Elle vaut 00
Elle n’est pas définie
Elle vaut 33\frac{\sqrt{3}}{3}
Elle vaut 11

Elle n’est pas définie

Explication

La tangente en π2\frac{\pi}{2} n’est pas définie, car elle se calcule comme le rapport du sinus au cosinus et que le cosinus y est nul. En revanche, le sinus et le cosinus possèdent bien des valeurs définies à cet angle.

2. Si tan⁡a=sin⁡acos⁡a\tan a=\frac{\sin a}{\cos a} et tan⁡a≠0\tan a\neq 0, quelle expression représente la cotangente de aa ?

1sin⁡acos⁡a\frac{1}{\sin a\cos a}
1tan⁡a\frac{1}{\tan a}
sin⁡acos⁡a\frac{\sin a}{\cos a}
tan⁡a1+tan⁡2a\frac{\tan a}{1+\tan^2a}

$$\frac{1}{\tan a}$$

Explication

La cotangente est l’inverse de la tangente, donc cot⁡a=1tan⁡a=cos⁡asin⁡a\cot a=\frac{1}{\tan a}=\frac{\cos a}{\sin a}. L’expression sin⁡acos⁡a\frac{\sin a}{\cos a} correspond à la tangente, et non à son inverse.

3. Quelle est la dérivée de la fonction x↦cos⁡xx\mapsto\cos x ?

−cos⁡x-\cos x
cos⁡x\cos x
−sin⁡x-\sin x
sin⁡x\sin x

$$-\sin x$$

Explication

La dérivée du cosinus est cos⁡′x=−sin⁡x\cos' x=-\sin x. La formule sin⁡′x=cos⁡x\sin' x=\cos x concerne la dérivée du sinus, ce qui constitue une confusion fréquente.

4. Quelle affirmation décrit correctement les domaines de dérivabilité des fonctions trigonométriques usuelles ?

Le sinus est dérivable sur R\mathbb{R}, tandis que le cosinus et la tangente le sont sur des domaines restreints.
Le sinus et le cosinus sont dérivables sur R\mathbb{R}, tandis que la tangente l’est sur son domaine de définition.
La tangente est dérivable sur R\mathbb{R}, tandis que le sinus et le cosinus ont des exclusions.
Les trois fonctions sont dérivables sur R\mathbb{R}, car leurs expressions sont trigonométriques.

Le sinus et le cosinus sont dérivables sur $$\mathbb{R}$$, tandis que la tangente l’est sur son domaine de définition.

Explication

Le sinus et le cosinus sont continus et dérivables sur R\mathbb{R}, alors que la tangente est dérivable sur son propre domaine de définition. La tangente possède des points exclus, notamment lorsque le cosinus s’annule.

5. Quelle relation permet de simplifier sin⁡(−a)\sin(-a) ?

sin⁡(−a)=sin⁡a\sin(-a)=\sin a
sin⁡(−a)=cos⁡a\sin(-a)=\cos a
sin⁡(−a)=−cos⁡a\sin(-a)=-\cos a
sin⁡(−a)=−sin⁡a\sin(-a)=-\sin a

$$\sin(-a)=-\sin a$$

Explication

Le sinus est une fonction impaire, ce qui donne sin⁡(−a)=−sin⁡a\sin(-a)=-\sin a. À l’inverse, le cosinus est pair et vérifie cos⁡(−a)=cos⁡a\cos(-a)=\cos a.

6. Dans la formule d’addition du cosinus, quel signe sépare les deux produits ?

Un signe plus : cos⁡(a+b)=sin⁡asin⁡b+cos⁡acos⁡b\cos(a+b)=\sin a\sin b+\cos a\cos b
Un signe moins : cos⁡(a+b)=cos⁡acos⁡b−sin⁡asin⁡b\cos(a+b)=\cos a\cos b-\sin a\sin b
Un signe moins : cos⁡(a+b)=cos⁡asin⁡b−sin⁡acos⁡b\cos(a+b)=\cos a\sin b-\sin a\cos b
Un signe plus : cos⁡(a+b)=cos⁡acos⁡b+sin⁡asin⁡b\cos(a+b)=\cos a\cos b+\sin a\sin b

Un signe moins : $$\cos(a+b)=\cos a\cos b-\sin a\sin b$$

Explication

La formule d’addition du cosinus comporte un signe moins entre les produits : cos⁡(a+b)=cos⁡acos⁡b−sin⁡asin⁡b\cos(a+b)=\cos a\cos b-\sin a\sin b. Le signe plus apparaît dans la formule de soustraction cos⁡(a−b)=cos⁡acos⁡b+sin⁡asin⁡b\cos(a-b)=\cos a\cos b+\sin a\sin b.

7. Quelle expression est une formule correcte de duplication du sinus ?

sin⁡(2a)=1−2sin⁡2a\sin(2a)=1-2\sin^2a
sin⁡(2a)=2sin⁡acos⁡a\sin(2a)=2\sin a\cos a
sin⁡(2a)=sin⁡2a−cos⁡2a\sin(2a)=\sin^2a-\cos^2a
sin⁡(2a)=2tan⁡a1−tan⁡2a\sin(2a)=\frac{2\tan a}{1-\tan^2a}

$$\sin(2a)=2\sin a\cos a$$

Explication

La formule de duplication du sinus est sin⁡(2a)=2sin⁡acos⁡a\sin(2a)=2\sin a\cos a, un produit des valeurs trigonométriques de aa. L’expression 2tan⁡a1−tan⁡2a\frac{2\tan a}{1-\tan^2a} est la formule de duplication de la tangente.

8. Quelle identité obtenue par linéarisation est correcte pour sin⁡2a\sin^2 a ?

sin⁡2a=1−cos⁡(2a)\sin^2 a=1-\cos(2a)
sin⁡2a=1+cos⁡(2a)2\sin^2 a=\frac{1+\cos(2a)}{2}
sin⁡2a=cos⁡(2a)−12\sin^2 a=\frac{\cos(2a)-1}{2}
sin⁡2a=1−cos⁡(2a)2\sin^2 a=\frac{1-\cos(2a)}{2}

$$\sin^2 a=\frac{1-\cos(2a)}{2}$$

Explication

La linéarisation de sin⁡2a\sin^2 a comporte un signe moins devant cos⁡(2a)\cos(2a) et un facteur 12\frac12. Le signe plus correspond à la formule de cos⁡2a\cos^2 a, tandis que la troisième expression change le signe de toute la formule.

9. Comment transformer le produit sin⁡asin⁡b\sin a\sin b en une somme de fonctions trigonométriques ?

12[cos⁡(a−b)−cos⁡(a+b)]\frac12[\cos(a-b)-\cos(a+b)]
12[cos⁡(a+b)−cos⁡(a−b)]\frac12[\cos(a+b)-\cos(a-b)]
12[cos⁡(a+b)+cos⁡(a−b)]\frac12[\cos(a+b)+\cos(a-b)]
12[sin⁡(a+b)+sin⁡(a−b)]\frac12[\sin(a+b)+\sin(a-b)]

$$\frac12[\cos(a-b)-\cos(a+b)]$$

Explication

Le produit de deux sinus se transforme en une différence de cosinus, avec cos⁡(a−b)\cos(a-b) placé avant cos⁡(a+b)\cos(a+b). L’expression en somme de sinus correspond au produit sin⁡acos⁡b\sin a\cos b, et celle en somme de cosinus correspond au produit de deux cosinus.

10. Pour a=3a=3 et b=4b=4, quelle forme prend la combinaison linéaire 3cos⁡x+4sin⁡x3\cos x+4\sin x ?

5cos⁡(x−θ)5\cos(x-\theta) avec cos⁡θ=35\cos\theta=\frac35 et sin⁡θ=45\sin\theta=\frac45
7cos⁡(x−θ)\sqrt7\cos(x-\theta) avec cos⁡θ=37\cos\theta=\frac37 et sin⁡θ=47\sin\theta=\frac47
7cos⁡(x−θ)7\cos(x-\theta) avec cos⁡θ=37\cos\theta=\frac37 et sin⁡θ=47\sin\theta=\frac47
5cos⁡(x+θ)5\cos(x+\theta) avec cos⁡θ=45\cos\theta=\frac45 et sin⁡θ=35\sin\theta=\frac35

$$5\cos(x-\theta)$$ avec $$\cos\theta=\frac35$$ et $$\sin\theta=\frac45$$

Explication

Le facteur d’amplitude vaut 32+42=5\sqrt{3^2+4^2}=5, puis les rapports normalisés donnent cos⁡θ=35\cos\theta=\frac35 et sin⁡θ=45\sin\theta=\frac45. La somme des coefficients n’est pas l’amplitude, et l’échange des rapports modifierait l’angle obtenu.

11. Quelle est la famille complète des solutions réelles de tan⁡x=tan⁡a\tan x=\tan a ?

x=a [2π] ou x=−a [2π]x=a\ [2\pi]\ \text{ou}\ x=-a\ [2\pi]
x=a [2π] ou x=π−a [2π]x=a\ [2\pi]\ \text{ou}\ x=\pi-a\ [2\pi]
x=a [π]x=a\ [\pi]
x=a [2π]x=a\ [2\pi]

$$x=a\ [\pi]$$

Explication

La tangente est périodique de période π\pi, donc les solutions s’écrivent x=a [π]x=a\ [\pi]. Les deux familles modulo 2π2\pi concernent les équations de sinus ou de cosinus, pas celle de la tangente.

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Quelles sont les valeurs de cosinus pour 0, π/6, π/4, π/3, π/2 et π ?

1,32,22,12,01, \frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{1}{2}, 0 et -1.

Quelle est la formule fondamentale pour la tangente en fonction du sinus et du cosinus ?

tan⁡a=sin⁡acos⁡a\tan a=\frac{\sin a}{\cos a}.

Quelle identité relie le carré du cosinus et du sinus ?

cos⁡2a+sin⁡2a=1\cos^2 a + \sin^2 a = 1.

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