Théorème de Thalès (triangles emboîtés)

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

Configuration des triangles emboîtés : énoncé, calcul de longueurs, réciproque.

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

  • Reconnaître la configuration des triangles emboîtés et vérifier qu'on a le droit d'appliquer Thalès.
  • Écrire les rapports dans le bon ordre, puis calculer une longueur manquante.
  • Utiliser la réciproque pour démontrer que deux droites sont parallèles — ou qu'elles ne le sont pas.

Tu auras réussi si…

  • Tu cites le parallélisme donné par l'énoncé avant d'écrire la moindre égalité.
  • Tes rapports partent tous du sommet commun : petit triangle en haut, grand triangle en bas.
  • Tu ne gardes que les deux rapports où figurent trois longueurs connues et celle que tu cherches.
  • Tu contrôles ton résultat : une longueur du petit triangle est plus courte que celle qui lui correspond dans le grand.

À quoi ça sert : Mesurer la hauteur d'un arbre avec son ombre, la largeur d'une rivière depuis une rive, la taille d'un bâtiment sans y monter : Thalès sert partout où l'on ne peut pas approcher ce qu'on veut mesurer.

Étape 01 / 07

Avant de commencer

Question honnête : où en es-tu ?

Dans un triangle ABC avec (MN) parallèle à (BC), sais-tu écrire les trois rapports égaux, dans le bon ordre ?
Étape 02 / 07

Prérequis

  • Droites parallèles et sécantes, codage d'une figure.
  • Proportionnalité : coefficient, produit en croix (quatrième proportionnelle).
  • Calculer avec des fractions et des décimaux.
  • Théorème de Pythagore, pour ne pas le confondre avec celui-ci.
Étape 03 / 07

Cours

2.1 — La configuration des triangles emboîtés

Deux triangles sont emboîtés quand ils partagent un sommet et que leurs troisièmes côtés sont parallèles. Le petit triangle est « dans » le grand, comme une réduction.

ABCMN(MN) // (BC)

Ici : A est le sommet commun, M appartient à [AB], N appartient à [AC], et (MN) est parallèle à (BC). Le triangle AMN est une réduction du triangle ABC.

Avant d'appliquer quoi que ce soit, il faut donc vérifier deux choses : les points sont bien alignés depuis le sommet commun, et les deux côtés sont bien parallèles.

2.2 — Le théorème de Thalès

Si M est un point de (AB), N un point de (AC), et si (MN) est parallèle à (BC), alors :

AM / AB = AN / AC = MN / BC

Ces trois rapports sont égaux : c'est le coefficient de réduction qui fait passer du grand triangle au petit.

Comment ne pas se tromper d'ordre. On écrit les rapports en respectant toujours le même schéma : petit triangle au numérateur, grand triangle au dénominateur, et on parcourt les sommets dans le même sens (A d'abord, puisque c'est le sommet commun).

Piège

AM et AB partent tous les deux de A. Écrire MB / AB au lieu de AM / AB est l'erreur la plus fréquente : MB n'est pas un côté du petit triangle, c'est ce qui reste du grand.

2.3 — Calculer une longueur manquante

Le théorème donne une égalité de deux fractions : c'est une situation de proportionnalité, donc on termine par un produit en croix.

Méthode en 4 temps.

  1. Je repère la configuration et je cite le parallélisme donné par l'énoncé.
  2. J'écris le théorème avec les rapports complets.
  3. Je ne garde que les deux rapports qui contiennent la longueur cherchée et trois longueurs connues.
  4. Produit en croix, puis je vérifie que le résultat est cohérent (une longueur du petit triangle doit être plus petite).

Exemple : AM = 3, AB = 7,5, AN = 4. Alors 3 / 7,5 = 4 / AC, donc AC = 7,5 × 4 ÷ 3 = 10. Contrôle : 10 > 4, cohérent.

2.4 — La réciproque : démontrer un parallélisme

Le théorème sert à calculer. Sa réciproque sert à démontrer que deux droites sont parallèles.

Si les points A, M, B d'une part et A, N, C d'autre part sont alignés dans le même ordre, et si AM / AB = AN / AC, alors (MN) est parallèle à (BC).

En pratique : on calcule séparément les deux quotients, puis on compare.

  • égaux → les droites sont parallèles ;
  • différents → elles ne le sont pas.
Piège

La condition « dans le même ordre » n'est pas décorative : sans elle, on peut avoir les quotients égaux sans parallélisme. Et il faut donner les deux quotients sous forme décimale ou irréductible pour pouvoir les comparer honnêtement.

2.5 — Thalès ou Pythagore ?

Les deux servent à calculer une longueur, mais ne se déclenchent pas sur la même chose.

ThalèsPythagore
Déclencheurdeux droites parallèlesun angle droit
Outilégalité de rapportscarrés des longueurs
La réciproque prouve…un parallélismeun angle droit

Le réflexe : je cherche d'abord ce que la figure me donne (un parallélisme ? un angle droit ?), et c'est cela qui choisit le théorème.

La configuration « papillon » (le point commun entre les deux droites parallèles) et les triangles semblables sont au programme de 3ᵉ.

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 un côté du petit triangle, en sachant que c'est une réduction du grand. »
  • 2. À quoi ressemblera le travail fini ? « Une phrase qui cite le parallélisme, une égalité de rapports, un produit en croix, et une longueur avec son unité. »
  • 3. Comment je saurai que j'ai réussi ? « MN devra être plus court que BC, puisque le petit triangle est une réduction du grand. »
Dans le triangle ABC, M est un point de [AB] et N un point de [AC], avec (MN) parallèle à (BC). On donne AM = 8 cm, AB = 12 cm et BC = 9 cm. Je calcule MN.
  1. 1
    Je vérifie que j'ai le droit d'appliquer Thalès, et je le dis. « Deux conditions, pas une : les points doivent être alignés depuis le sommet commun A, et les deux côtés doivent être parallèles. L'énoncé me donne « (MN) parallèle à (BC) » noir sur blanc. Sans cette phrase, je n'ai pas le droit d'écrire la suite — et au brevet, l'oublier coûte des points même quand le calcul est juste. »
  2. 2
    J'écris les trois rapports du théorème. AM / AB = AN / AC = MN / BC. « Je pars toujours de A, le sommet commun : c'est lui qui donne l'ordre des lettres. Petit triangle au numérateur, grand triangle au dénominateur, dans le même sens à chaque fois. Si j'écris les trois d'un coup, je ne risque pas d'en inventer un. »
  3. 3
    Je ne garde que les deux rapports utiles. MN / 9 = 8 / 12. « Je cherche MN, donc je garde le rapport MN/BC — il contient ma longueur cherchée et BC = 9 que je connais. Il me faut un second rapport dont je connais TOUT : c'est AM/AB = 8/12. Le rapport AN/AC, lui, ne me sert à rien ici : je ne connais ni l'un ni l'autre. Je le laisse tomber sans scrupule. »
  4. 4
    Je termine par un produit en croix. MN = 9 × 8 ÷ 12 = 6 cm. « 8/12 se simplifie en 2/3 : le petit triangle fait les deux tiers du grand. Donc MN = 9 × 2 ÷ 3 = 6. Je peux aussi faire le produit en croix directement : MN = 9 × 8 ÷ 12. »
  5. 5
    Je contrôle que le résultat a du sens. « MN doit être plus court que BC, puisque AMN est une réduction de ABC. 6 est bien plus petit que 9 : c'est cohérent. Si j'avais trouvé 13, j'aurais su immédiatement que je m'étais trompé de sens dans le rapport. »
L'erreur à éviter : écrire MB / AB au lieu de AM / AB. « Non : MB n'est pas un côté du petit triangle, c'est ce qui RESTE du grand. Le petit triangle est AMN, et tous ses côtés partent de A. Quand l'énoncé donne MB, il faut d'abord calculer AB = AM + MB avant d'écrire quoi que ce soit. »
Conclusion : MN = 6 cm.

La méthode que je viens de dérouler

  1. Je repère la configuration et je cite le parallélisme donné par l'énoncé.
  2. J'écris les trois rapports complets, tous en partant du sommet commun.
  3. Je ne garde que les deux rapports contenant la longueur cherchée et trois longueurs connues.
  4. Produit en croix.
  5. Je contrôle : le côté du petit triangle est plus court que celui du grand.

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 — Un côté du grand triangle

AM = 5, AB = 12,5, AN = 6, avec (MN) // (BC). D'après le théorème de Thalès, 5 / 12,5 = 6 / AC, donc AC = 12,5 × 6 ÷ 5 = 15. Contrôle : 15 > 6, cohérent puisque AC est un côté du grand triangle.

Ex 2 — Quand l'énoncé donne MB

AM = 6, MB = 3, AN = 8, avec (MN) // (BC). Attention : AB n'est pas donné, il faut le fabriquer. AB = AM + MB = 6 + 3 = 9. Ensuite 6 / 9 = 8 / AC, donc AC = 9 × 8 ÷ 6 = 12.

Ex 3 — Réciproque : c'est parallèle

AM = 4, AB = 10, AN = 6, AC = 15. Je calcule séparément : 4/10 = 0,4 et 6/15 = 0,4. Les quotients sont égaux et les points sont alignés dans le même ordre, donc d'après la réciproque du théorème de Thalès, (MN) est parallèle à (BC).

Ex 4 — Réciproque : ce n'est pas parallèle

AM = 3, AB = 8, AN = 5, AC = 12. Je calcule : 3/8 = 0,375 et 5/12 ≈ 0,4167. Les quotients sont différents, donc les droites ne sont pas parallèles. « Presque égaux » ne suffit jamais.

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. Commence toujours par la phrase qui autorise le calcul : « les droites (MN) et (BC) sont parallèles, donc d'après le théorème de Thalès… ». Au brevet, cette phrase vaut des points à elle seule.
Exo guidé 1 — un côté du petit triangle

AB = 15 cm, AM = 6 cm, AC = 20 cm, et (MN) est parallèle à (BC). Calcule AN.

Étape 1 — Quel rapport connais-tu entièrement ? Calcule AM / AB, soit 6 / 15, sous forme décimale
AM / AB =
6 divisé par 15. Tu peux simplifier d'abord : 6/15 = 2/5.
Étape 2 — Ce rapport vaut aussi AN / AC, avec AC = 20. Calcule AN
AN =
AN = 20 × 0,4, ou produit en croix : AN = 20 × 6 ÷ 15.
Étape 3 — Contrôle : AN doit être plus court que AC. Est-ce le cas ? (oui ou non)
8 et 20 : lequel est le plus petit ? AN est un côté du petit triangle.
Rédaction attendue

Les droites (MN) et (BC) sont parallèles, donc d'après le théorème de Thalès : AM / AB = AN / AC.

Soit 6 / 15 = AN / 20, donc AN = 20 × 6 ÷ 15 = 8 cm. Contrôle : 8 < 20, cohérent. ✔

Exo guidé 2 — le troisième rapport

AM = 4 cm, AB = 10 cm, BC = 25 cm, et (MN) est parallèle à (BC). Calcule MN.

Étape 1 — Calcule le rapport de réduction AM / AB, soit 4 / 10
AM / AB =
4 divisé par 10.
Étape 2 — MN est le côté du petit triangle qui correspond à BC = 25. Calcule MN
MN =
MN = 25 × 0,4.
Rédaction attendue

Les droites (MN) et (BC) sont parallèles, donc AM / AB = MN / BC, soit 4 / 10 = MN / 25.

Donc MN = 25 × 4 ÷ 10 = 10 cm. Contrôle : 10 < 25, cohérent. ✔

Exo guidé 3 — la réciproque

AM = 4,5 cm, AB = 12 cm, AN = 6 cm, AC = 16 cm, les points étant alignés dans le même ordre. Les droites (MN) et (BC) sont-elles parallèles ?

Étape 1 — Calcule le premier quotient : 4,5 / 12
AM / AB =
4,5 divisé par 12. Garde tous les chiffres après la virgule.
Étape 2 — Calcule le second quotient : 6 / 16
AN / AC =
6 divisé par 16.
Étape 3 — Les deux quotients sont-ils égaux ? Les droites sont-elles parallèles ? (oui ou non)
Les deux quotients valent 0,375. Quand ils sont égaux et les points alignés dans le même ordre, la réciproque permet de conclure.
Rédaction attendue

D'une part AM / AB = 4,5 / 12 = 0,375. D'autre part AN / AC = 6 / 16 = 0,375.

Les deux quotients sont égaux et les points A, M, B d'une part, A, N, C d'autre part sont alignés dans le même ordre : d'après la réciproque du théorème de Thalès, (MN) est parallèle à (BC). ✔

Exo guidé 4 — le piège du MB

AM = 6 cm, MB = 3 cm, AN = 8 cm, et (MN) est parallèle à (BC). Calcule AC.

Étape 1 — L'énoncé donne MB, pas AB. Calcule d'abord AB = AM + MB, soit 6 + 3
AB =
M est entre A et B : la longueur AB est donc la somme des deux morceaux.
Étape 2 — Produit en croix : AC = 8 × 9 ÷ 6
AC =
Le rapport est 6/9, et AN = 8.
Étape 3 — Contrôle : AC doit être plus grand que AN. Est-ce le cas ? (oui ou non)
12 et 8 : AC est un côté du grand triangle, il doit être le plus long des deux.
Rédaction attendue

M appartient à [AB], donc AB = AM + MB = 6 + 3 = 9 cm.

Les droites (MN) et (BC) étant parallèles, AM / AB = AN / AC, soit 6 / 9 = 8 / AC, donc AC = 9 × 8 ÷ 6 = 12 cm.

Contrôle : 12 > 8, cohérent puisque AC est un côté du grand triangle. ✔

Pratique autonome — à toi seul, sans aide

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

Exo 1

AB = 20 cm, AM = 8 cm, AC = 25 cm, et (MN) est parallèle à (BC). Calcule AN, en cm.

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

Les droites (MN) et (BC) sont parallèles, donc d'après le théorème de Thalès : AM / AB = AN / AC.

Soit 8 / 20 = AN / 25, c'est-à-dire 0,4 = AN / 25.

Donc AN = 25 × 0,4 = 10 cm. Contrôle : 10 < 25, cohérent. ✔

Exo 2 — la hauteur d'un arbre

Pour mesurer un arbre, on plante un bâton de 1,50 m qui projette une ombre de 2 m. Au même instant, l'arbre projette une ombre de 14 m. Quelle est la hauteur de l'arbre, en mètres ?

Ta réponse (un nombre, sans unité)
Correction

Les rayons du soleil sont parallèles : le bâton avec son ombre et l'arbre avec la sienne forment deux triangles emboîtés.

hauteur du bâton / ombre du bâton = hauteur de l'arbre / ombre de l'arbre, soit 1,5 / 2 = h / 14.

Donc h = 14 × 1,5 ÷ 2 = 10,5 m. Contrôle : le bâton est plus court que son ombre, l'arbre aussi (10,5 < 14). ✔

Exo 3 — parallèles ou pas ?

AM = 3 cm, AB = 8 cm, AN = 5 cm, AC = 12 cm, points alignés dans le même ordre. Les droites (MN) et (BC) sont-elles parallèles ? Réponds par oui ou non.

Ta réponse
Correction

D'une part AM / AB = 3 / 8 = 0,375. D'autre part AN / AC = 5 / 12 ≈ 0,4167.

Les deux quotients sont différents, donc les droites (MN) et (BC) ne sont pas parallèles.

Remarque : c'est justement pour pouvoir comparer honnêtement qu'on donne les quotients sous forme décimale, avec assez de chiffres. ✔

Pour aller plus loin — à poser sur ton cahier

Ceux-là demandent de tracer ou de rédiger : le site ne peut pas les corriger à ta place.

Exo 1 · Facile Représenter

Trace un triangle ABC, place M sur [AB] et N sur [AC] de façon que (MN) soit parallèle à (BC), puis écris les trois rapports égaux du théorème.

Exo 2 · Défi Chercher Communiquer

Une figure donne AM = 6, MB = 4, AN = 9 et NC = 6. Sarah affirme : « les quotients 6/4 et 9/6 sont égaux, donc c'est parallèle ». Son résultat est juste, mais sa rédaction est fausse. Explique pourquoi, puis rédige correctement.

Exo 3 · Défi Raisonner Calculer

ABC est rectangle en B, avec AB = 6 et BC = 8. M est sur [AB] avec AM = 2,4, et (MN) // (BC) avec N sur [AC]. Calcule MN, puis AN. Quel théorème as-tu utilisé pour chaque question, et pourquoi ?

Étape 06 / 07

Synthèse — À retenir

  • Configuration des triangles emboîtés : un sommet commun, deux côtés parallèles.
  • Théorème : (MN) // (BC) ⟹ AM/AB = AN/AC = MN/BC.
  • On écrit petit sur grand, en partant toujours du sommet commun.
  • Une longueur manquante se trouve par produit en croix.
  • Réciproque : deux quotients égaux (et points alignés dans le même ordre) ⟹ droites parallèles.
  • Parallélisme → Thalès. Angle droit → Pythagore.
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 troisième pensée en bleu explique comment CHOISIR les deux rapports utiles et abandonner le troisième sans scrupule. C'est là que la plupart des élèves se bloquent.

Le réflexe à garder : la figure choisit le théorème. Un parallélisme appelle Thalès, un angle droit appelle Pythagore.

Étape 07 / 07

Plan de révisions

J+1

Refais l'exo guidé 1 sans regarder les indices.

J+7

Refais l'exo guidé 4 (le piège du MB) et l'exo guidé 3 (la réciproque).

J+30

Relis le modelage, puis refais les trois exos autonomes — dont la hauteur de l'arbre.

Pour aller plus loin

Q1. Si le coefficient de réduction vaut 1/3, que devient l'aire du petit triangle par rapport à celle du grand ?

Q2. Pourquoi la réciproque exige-t-elle que les points soient alignés dans le même ordre ? Cherche un contre-exemple.

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