Cosinus dans le triangle rectangle

Quatrième · Espace et géométrie · Cycle 4 — BO 2020 en 2026-2027

Définir le cosinus d'un angle aigu, calculer une longueur, retrouver un angle.

Étape · Ouverture

Ce qu'on va faire, et comment tu sauras que c'est réussi

À la fin de ce chapitre, tu sais faire ça

  • Nommer l'hypoténuse et le côté adjacent par rapport à un angle donné — et pas à un autre.
  • Calculer une longueur dans un triangle rectangle à partir d'un angle.
  • Retrouver la mesure d'un angle à partir de deux longueurs.

Tu auras réussi si…

  • Tu nommes les côtés APRÈS avoir repéré l'angle de travail, jamais avant.
  • Tu sais dire si l'inconnue est au numérateur ou au dénominateur — c'est elle qui décide de l'opération.
  • Ton cosinus est toujours compris entre 0 et 1.
  • Ta calculatrice est en mode degré, et ton hypoténuse reste le plus long côté.

À quoi ça sert : Connaître un angle et une seule longueur suffit alors à trouver les autres : c'est ainsi qu'on calcule la pente d'une rampe d'accès, la hauteur atteinte par une échelle, ou la portée d'un rayon lumineux — sans jamais aller mesurer sur place.

Étape 01 / 07

Avant de commencer

Question honnête : où en es-tu ?

Dans un triangle rectangle, sais-tu dire lequel des deux côtés est « adjacent » à un angle donné ?
Étape 02 / 07

Prérequis

  • Triangle rectangle : hypoténuse, angles aigus, somme des angles.
  • Théorème de Thalès en triangles emboîtés (c'est lui qui justifie la définition).
  • Théorème de Pythagore.
  • Quotients et arrondis ; savoir utiliser la calculatrice en mode degré.
Étape 03 / 07

Cours

2.1 — Nommer les côtés par rapport à un angle

Dans un triangle rectangle, les noms des côtés dépendent de l'angle aigu qu'on choisit.

ABCcôté adjacenthypoténuseangle
  • L'hypoténuse est toujours le côté opposé à l'angle droit — c'est le plus long, et il ne change jamais de nom.
  • Le côté adjacent à l'angle est celui qui touche l'angle et qui n'est pas l'hypoténuse.
Piège

Le côté adjacent change si on change d'angle. Dans le triangle ci-dessus, le côté adjacent à l'angle en A est [AB] ; celui de l'angle en C est [BC]. Toujours recolorier la figure avant de calculer.

2.2 — D'où vient le cosinus

Prenons un triangle rectangle et agrandissons-le, en gardant le même angle. Les longueurs changent, mais tous les triangles obtenus sont emboîtés les uns dans les autres.

Le théorème de Thalès dit alors que les rapports de longueurs, eux, ne changent pas. Le quotient « adjacent ÷ hypoténuse » est donc le même pour tous ces triangles : il ne dépend que de l'angle.

C'est ce nombre qu'on appelle le cosinus de l'angle. Il mérite un nom précisément parce qu'il ne dépend pas de la taille de la figure.

2.3 — La définition

cos(angle) = côté adjacent ÷ hypoténuse

Dans le triangle ABC rectangle en B : cos(Â) = AB / AC.

Comme le côté adjacent est toujours plus court que l'hypoténuse, le cosinus d'un angle aigu est toujours un nombre compris entre 0 et 1. C'est le premier contrôle à faire.

Piège

Un cosinus supérieur à 1 signifie qu'on a inversé le quotient, ou qu'on a pris le mauvais côté. Et un cosinus n'a pas d'unité : ce n'est pas une longueur, c'est un rapport.

2.4 — Calculer une longueur

On écrit la définition, on remplace ce qu'on connait, puis on isole l'inconnue.

Exemple. Triangle rectangle en B, angle en A de 40°, hypoténuse AC = 10 cm. On cherche AB.

cos(40°) = AB / 10, donc AB = 10 × cos(40°) ≈ 10 × 0,766 ≈ 7,7 cm.

Si c'est l'hypoténuse qu'on cherche, elle passe au dénominateur : cos(40°) = 6 / AC donne AC = 6 ÷ cos(40°) ≈ 7,8 cm.

Réflexe de contrôle : l'hypoténuse doit être la plus longue. Si le résultat ne respecte pas cela, l'opération a été inversée.

2.5 — Retrouver un angle

Quand on connait les deux longueurs, on calcule d'abord le cosinus, puis on remonte à l'angle avec la touche cos⁻¹ (parfois notée « arccos » ou « acos »).

Exemple. AB = 5, AC = 8. Alors cos(Â) = 5 / 8 = 0,625, donc  = cos⁻¹(0,625) ≈ 51,3°.

Piège

La calculatrice doit être en mode degré (DEG), pas en radian. Un résultat aberrant vient presque toujours de là.

Le sinus et la tangente sont au programme de 3ᵉ. En 4ᵉ, on ne travaille que le cosinus.

Étape 04 / 07
Étape · Modelage

Je fais devant toi — tu observes

Avant que tu calcules toi-même, je déroule la méthode à voix haute. Lis mes pensées en bleu penché : c'est exactement le raisonnement que tu referas seul juste après.

Avant de me lancer, je me pose trois questions

  • 1. Dans mes mots, on me demande quoi ? « Trouver une longueur, en partant d'un angle et d'une autre longueur. »
  • 2. À quoi ressemblera le travail fini ? « Une égalité avec cos, puis une longueur en cm, arrondie comme l'énoncé le demande. »
  • 3. Comment je saurai que j'ai réussi ? « AB devra être plus court que l'hypoténuse AC, et mon cosinus devra tomber entre 0 et 1. »
Triangle ABC rectangle en B, avec un angle de 40° en A et une hypoténuse AC = 10 cm. Je cherche AB.
  1. 1
    Je repère l'angle de travail, PUIS je nomme les côtés par rapport à lui. « L'angle de travail est en A : c'est lui qui donne les noms. L'hypoténuse ne change jamais, c'est le côté en face de l'angle droit, donc AC. Le côté adjacent, c'est celui qui touche l'angle A sans être l'hypoténuse : c'est AB. Si l'angle de travail avait été en C, le côté adjacent aurait été BC — d'où l'habitude de recolorier la figure à chaque nouvel angle. »
  2. 2
    J'écris la définition, puis je remplace. cos(Â) = AB / AC, donc cos(40°) = AB / 10. « J'écris toujours la formule en entier avant de remplacer : cela m'évite de mélanger les deux longueurs. »
  3. 3
    Je regarde où se trouve l'inconnue. AB = 10 × cos(40°). « AB est au NUMÉRATEUR : pour l'isoler, je multiplie. Si l'inconnue avait été au dénominateur, j'aurais divisé. C'est la seule vraie décision de l'exercice, et c'est là que tout se joue. »
  4. 4
    Je calcule, calculatrice en mode degré. AB ≈ 10 × 0,766 ≈ 7,7 cm. « Ma calculatrice doit être en mode degré, sinon le résultat n'aura aucun sens. cos(40°) ≈ 0,766, donc AB ≈ 7,66, que j'arrondis à 7,7. »
  5. 5
    Je contrôle les deux choses qui doivent toujours être vraies. « AB doit être plus court que l'hypoténuse : 7,7 est bien plus petit que 10. Et cos(40°) ≈ 0,77 tombe bien entre 0 et 1. Deux contrôles en trois secondes. »
L'erreur à éviter : annoncer cos(Â) = 1,4. « C'est impossible. Le côté adjacent est toujours plus court que l'hypoténuse, donc leur quotient est forcément entre 0 et 1. Un cosinus plus grand que 1, c'est le quotient écrit à l'envers : hypoténuse divisée par adjacent. »
Conclusion : AB ≈ 7,7 cm.

La méthode que je viens de dérouler

  1. Je repère l'angle de travail, puis je nomme hypoténuse et côté adjacent par rapport à LUI.
  2. J'écris cos(angle) = adjacent ÷ hypoténuse, puis je remplace ce que je connais.
  3. Inconnue au numérateur → je multiplie. Inconnue au dénominateur → je divise.
  4. Calculatrice en mode degré (DEG).
  5. Contrôle : l'hypoténuse est la plus longue, et le cosinus est entre 0 et 1.

Ce que tu apprends ici n'est pas « cet exemple-là » : c'est la méthode, celle qui marchera sur les autres énoncés.

À toi maintenant : tu fais les mêmes gestes, mais cette fois je te guide étape par étape.

Quatre autres exemples, rédigés en entier

Ex 1 — Calculer le côté adjacent

Triangle rectangle en B, Â = 35°, AC = 12 cm. L'inconnue AB est au numérateur, donc on multiplie : AB = 12 × cos(35°) ≈ 12 × 0,819 ≈ 9,8 cm. Contrôle : 9,8 < 12. ✔

Ex 2 — Calculer l'hypoténuse

Triangle rectangle en B, Â = 60°, AB = 4 cm. Cette fois l'inconnue est au dénominateur : cos(60°) = 4 / AC, donc AC = 4 ÷ 0,5 = 8 cm. Contrôle : l'hypoténuse 8 est bien la plus longue. ✔

Ex 3 — Retrouver un angle

AB = 3 cm et AC = 7 cm. On calcule d'abord le cosinus : cos(Â) = 3 / 7 ≈ 0,4286. Puis on remonte à l'angle avec la touche cos⁻¹ : Â ≈ 64,6°. Contrôle : 0,4286 est bien entre 0 et 1. ✔

Ex 4 — Combiner avec Pythagore

Triangle rectangle en B, AB = 5 cm et BC = 12 cm. L'angle n'est pas donné : je commence donc par Pythagore, AC² = 25 + 144 = 169, donc AC = 13 cm. Ensuite cos(Â) = 5 / 13 ≈ 0,3846, donc  ≈ 67,4°.

Étape 05 / 07
Pratique guidée — nous le faisons ensemble

Mêmes gestes que dans le modelage, mais c'est toi qui tiens le stylo. Une étape à la fois : la suivante s'ouvre quand celle-ci est juste. L'indice apparaît sur demande — et tout seul après deux essais ratés.

🗣️
Dis-le à voix haute. Nomme les côtés avant de calculer : « l'angle est en A, l'hypoténuse est AC, l'adjacent est AB ». Presque toutes les erreurs de trigonométrie viennent de cette phrase sautée.
Exo guidé 1 — chercher le côté adjacent

Triangle ABC rectangle en B, avec  = 25° et AC = 9 cm. Calcule AB au dixième.

Étape 1 — Quel côté est l'hypoténuse ? (écris ses deux lettres)
hypoténuse :
L'hypoténuse est en face de l'angle droit, qui est en B. Elle ne dépend pas de l'angle de travail.
Étape 2 — Quel côté est adjacent à l'angle A ? (écris ses deux lettres)
adjacent :
Il touche l'angle A, et ce n'est pas l'hypoténuse.
Étape 3 — Dans cos(25°) = AB / 9, l'inconnue est au numérateur. Faut-il multiplier ou diviser ? (écris le mot)
il faut
Pour isoler AB, on fait passer le 9 de l'autre côté.
Étape 4 — Calcule 9 × cos(25°), arrondi au dixième
AB ≈
cos(25°) ≈ 0,906. Calculatrice en mode degré.
Rédaction attendue

Dans le triangle ABC rectangle en B, cos(Â) = AB / AC, soit cos(25°) = AB / 9.

Donc AB = 9 × cos(25°) ≈ 8,2 cm. Contrôle : 8,2 < 9. ✔

Exo guidé 2 — chercher l'hypoténuse

Triangle ABC rectangle en B, avec  = 60° et AB = 4 cm. Calcule AC.

Étape 1 — Ici cos(60°) = 4 / AC : l'inconnue est au dénominateur. Multiplier ou diviser ? (écris le mot)
il faut
Quand l'inconnue est en bas, elle remonte en divisant.
Étape 2 — cos(60°) vaut exactement 0,5. Calcule 4 ÷ 0,5
AC =
Diviser par 0,5, c'est multiplier par 2.
Étape 3 — Contrôle : l'hypoténuse doit être le plus long côté. Est-ce le cas ? (oui ou non)
Compare 8 et 4.
Rédaction attendue

cos(60°) = AB / AC, soit 0,5 = 4 / AC, donc AC = 4 ÷ 0,5 = 8 cm.

Contrôle : l'hypoténuse AC = 8 est bien plus longue que AB = 4. ✔

Exo guidé 3 — retrouver l'angle

Triangle ABC rectangle en B, avec AB = 4 cm et AC = 9 cm. Calcule la mesure de l'angle  au dixième de degré.

Étape 1 — Calcule cos(Â) = 4 ÷ 9, arrondi au millième
cos(Â) ≈
4 divisé par 9 donne 0,4444…
Étape 2 — Ce nombre est-il bien compris entre 0 et 1 ? (oui ou non)
C'est le contrôle à faire avant même de chercher l'angle.
Étape 3 — Avec la touche cos⁻¹, trouve l'angle au dixième de degré
 ≈
Tape cos⁻¹(0,4444) — parfois notée arccos ou acos. Mode degré obligatoire.
Rédaction attendue

cos(Â) = AB / AC = 4 / 9 ≈ 0,444, nombre bien compris entre 0 et 1.

Donc  = cos⁻¹(0,444) ≈ 63,6°. ✔

Exo guidé 4 — quand il faut d'abord Pythagore

Triangle ABC rectangle en B, avec AB = 5 cm et BC = 12 cm. Calcule la mesure de l'angle  au dixième de degré.

Étape 1 — Aucun angle n'est donné : commence par Pythagore. Calcule AC
AC =
AC² = 5² + 12² = 25 + 144 = 169.
Étape 2 — Calcule cos(Â) = 5 ÷ 13, arrondi au millième
cos(Â) ≈
5 divisé par 13 donne 0,3846…
Étape 3 — Trouve  au dixième de degré
 ≈
cos⁻¹(0,3846), calculatrice en mode degré.
Rédaction attendue

Aucun angle n'est donné : je commence par Pythagore. AC² = 5² + 12² = 169, donc AC = 13 cm.

Ensuite cos(Â) = AB / AC = 5 / 13 ≈ 0,385, donc  = cos⁻¹(0,385) ≈ 67,4°. ✔

Pratique autonome — à toi seul, sans aide

Plus d'étapes toutes prêtes : tu rédiges sur ton cahier et tu ne saisis que le résultat. Si c'est faux, le site te dit où ça a coincé.

Exo 1

Triangle ABC rectangle en B, avec  = 48° et AB = 7,2 cm. Calcule AC au millimètre près (donne le nombre en cm).

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

Dans le triangle rectangle en B, cos(Â) = AB / AC, soit cos(48°) = 7,2 / AC.

L'inconnue est au dénominateur, donc AC = 7,2 ÷ cos(48°) ≈ 7,2 ÷ 0,669 ≈ 10,76.

AC ≈ 10,8 cm. Contrôle : l'hypoténuse est bien la plus longue. ✔

Exo 2 — une échelle contre un mur

Une échelle de 4 m est appuyée contre un mur et fait un angle de 72° avec le sol. À quelle distance du mur son pied se trouve-t-il ? (en mètres, au dixième)

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

L'échelle, le mur et le sol forment un triangle rectangle. L'angle de 72° est au pied de l'échelle, l'hypoténuse est l'échelle (4 m), et la distance au mur est le côté adjacent.

cos(72°) = distance / 4, donc distance = 4 × cos(72°) ≈ 4 × 0,309 ≈ 1,24.

Le pied est à environ 1,2 m du mur. Contrôle : l'échelle est très redressée, son pied doit donc être proche du mur. ✔

Exo 3 — un résultat impossible

Un élève annonce cos(Â) = 1,4. Quelle est la plus grande valeur que peut prendre le cosinus d'un angle aigu ?

Ta réponse
Correction

Le cosinus vaut « côté adjacent ÷ hypoténuse ». Or dans un triangle rectangle, le côté adjacent est toujours plus court que l'hypoténuse.

Ce quotient est donc toujours compris entre 0 et 1 : la plus grande valeur possible est 1.

L'élève a très probablement écrit le quotient à l'envers, hypoténuse divisée par adjacent. ✔

Pour aller plus loin — à poser sur ton cahier

Ceux-là demandent de tracer ou de raisonner sur la notion elle-même.

Exo 1 · Facile Représenter

Trace un triangle DEF rectangle en E. Pour l'angle en D, nomme l'hypoténuse et le côté adjacent. Recommence pour l'angle en F : qu'est-ce qui a changé ?

Exo 2 · Défi Chercher Calculer

Triangle ABC rectangle en B avec AB = 5 et BC = 12. Calcule AC, puis les deux angles aigus. Vérifie avec la somme des angles du triangle.

Exo 3 · Défi Raisonner

On agrandit un triangle rectangle d'un coefficient 3. Que deviennent ses longueurs ? ses angles ? son cosinus ? Explique le lien avec le théorème de Thalès.

Étape 06 / 07

Synthèse — À retenir

  • Hypoténuse : le côté opposé à l'angle droit, toujours le plus long.
  • Le côté adjacent dépend de l'angle choisi : le relire à chaque question.
  • cos(angle) = adjacent ÷ hypoténuse, un nombre entre 0 et 1, sans unité.
  • Le cosinus ne dépend que de l'angle, pas de la taille du triangle — c'est Thalès qui le garantit.
  • Longueur cherchée : on remplace puis on isole. Angle cherché : touche cos⁻¹.
  • Calculatrice en mode degré. Sinus et tangente : en 3ᵉ.
Étape · Clôture

Reprends les critères du départ : lesquels sont tenus ?

Coche ce que tu sais faire maintenant

S'il en reste un de décoché

Retourne à l'onglet Modelage : la première pensée en bleu explique pourquoi le côté adjacent change quand on change d'angle. Tant que ce point n'est pas acquis, la formule ne sert à rien.

La suite logique : en 3e, le sinus et la tangente — deux autres quotients, qui servent quand le côté connu n'est pas celui du cosinus.

Étape 07 / 07

Plan de révisions

J+1

Refais l'exo guidé 1 : nomme les côtés avant de calculer.

J+7

Refais l'exo guidé 2 (l'hypoténuse) et l'exo autonome 1.

J+30

Relis le modelage, puis refais l'exo guidé 4 : Pythagore d'abord, cosinus ensuite.

Pour aller plus loin

Q1. Que vaut le cosinus d'un angle qui se rapproche de 0° ? de 90° ? Regarde ce que devient la figure.

Q2. Dans un triangle rectangle isocèle, quel est le cosinus des angles aigus ? Retrouve-le sans calculatrice.

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