Longueur d’une corde dans un cercle

Sur un cercle de centre $O$ et de rayon $10$ cm, on trace une corde $[MN]$. On note $H$ le pied de la perpendiculaire à $(MN)$ passant par $O$. La distance $OH$ vaut $6$ cm.

Cercle de centre O et de rayon 10 cm, corde MN avec OH = 6 cm perpendiculaire à MN
  1. Justifier que le triangle $OHM$ est rectangle en $H$, puis calculer la longueur $HM$.
  2. On admet que la perpendiculaire à une corde passant par le centre du cercle coupe cette corde en son milieu. En déduire la longueur de la corde $[MN]$.

Corrigé

  1. Par construction, la droite $(OH)$ est perpendiculaire à $(MN)$ et $H$ appartient à $(MN)$. Le triangle $OHM$ est donc rectangle en $H$.

    L'hypoténuse de ce triangle est $[OM]$, qui est un rayon du cercle, donc $OM = 10$ cm.

    D'après le théorème de Pythagore :
    $OM^2 = OH^2 + HM^2$
    $10^2 = 6^2 + HM^2$
    $100 = 36 + HM^2$
    $HM^2 = 100 - 36$
    $HM^2 = 64$
    $HM = \sqrt{64}$

    On obtient $HM = 8$ cm.

  2. Comme $H$ est le pied de la perpendiculaire à la corde $[MN]$ passant par le centre $O$, $H$ est le milieu de $[MN]$. Donc :
    $MN = 2 \times HM = 2 \times 8$

    La corde mesure $MN = 16$ cm.

Pour réviser : Calculer un côté de l'angle droit.

Hauban d’un pylône électrique

Un pylône électrique vertical est maintenu par un hauban (un câble en acier). Le hauban est tendu entre un point $H$ situé sur le pylône et un point $A$ planté dans le sol horizontal, à $4$ m du pied $P$ du pylône.

Le hauban mesure $12$ m.

Pylône vertical PH maintenu par un hauban AH de 12 m, avec PA = 4 m

Calculer la hauteur $PH$ à laquelle le hauban est fixé sur le pylône. Donner une valeur approchée au dixième de mètre.

Corrigé

Le pylône est vertical et le sol est horizontal, donc le triangle $PAH$ est rectangle en $P$.
L'hypoténuse est $[AH]$, le hauban : $AH = 12$ m.

D'après le théorème de Pythagore :
$AH^2 = PA^2 + PH^2$
$12^2 = 4^2 + PH^2$
$144 = 16 + PH^2$
$PH^2 = 144 - 16$
$PH^2 = 128$
$PH = \sqrt{128}$

À la calculatrice, $\sqrt{128} \approx 11{,}31$.

Arrondie au dixième, la hauteur est $PH \approx 11{,}3$ m.

Pour réviser : Calculer un côté de l'angle droit.

Échelle des pompiers contre un immeuble

Une échelle de pompiers de $13$ m est posée contre un immeuble. Pour des raisons de sécurité, le pied de l'échelle est placé à $5$ m du mur de l'immeuble.

Schéma d'une échelle de 13 m posée contre un mur, son pied à 5 m du mur

À quelle hauteur $BH$ l'échelle atteint-elle le mur ?

Corrigé

Le mur est vertical et le sol est horizontal, donc le triangle $PBH$ est rectangle en $B$.
L'hypoténuse est $[PH]$, c'est l'échelle elle-même : $PH = 13$ m.

D'après le théorème de Pythagore :
$PH^2 = PB^2 + BH^2$
$13^2 = 5^2 + BH^2$
$169 = 25 + BH^2$
$BH^2 = 169 - 25$
$BH^2 = 144$
$BH = \sqrt{144}$

L'échelle atteint le mur à une hauteur de $BH = 12$ m.

Pour réviser : Calculer un côté de l'angle droit.

Vrai/Faux : Calculs et pièges du théorème de Pythagore

[enonce]
Pour chaque affirmation suivante sur les calculs avec le théorème de Pythagore et les pièges courants, indiquer si elle est Vraie ou Fausse.
[/enonce]

[etape]
Affirmation : Si un triangle est rectangle avec deux côtés de l'angle droit qui mesurent $3$ cm et $4$ cm, alors son hypoténuse mesure $7$ cm.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$h^{2} = 3^{2} + 4^{2} = 9 + 16 = 25$, donc $h = \sqrt{25} = 5$ cm, pas $7$ cm.
$7$ correspondrait à $3 + 4$, mais il faut additionner les carrés, pas les longueurs.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Le piège ici est d'additionner directement les longueurs.
Le théorème de Pythagore relie les carrés : $h^{2} = 9 + 16 = 25$ donc $h = 5$ cm.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. L'hypoténuse vaut $5$ cm car $h^{2} = 9 + 16 = 25$, pas $7$ cm.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Dans le triangle $ABC$ rectangle en $A$ avec $AB = 8$ cm et $BC = 10$ cm, on a $AC^{2} = 10^{2} - 8^{2}$.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
$BC$ est l'hypoténuse, donc $BC^{2} = AB^{2} + AC^{2}$.
On isole $AC^{2}$ par soustraction : $AC^{2} = BC^{2} - AB^{2} = 10^{2} - 8^{2}$. La formule est correcte.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Rappel : pour calculer un côté de l'angle droit, on isole son carré en soustrayant le carré de l'autre côté de celui de l'hypoténuse.
La relation $BC^{2} = AB^{2} + AC^{2}$ donne bien $AC^{2} = BC^{2} - AB^{2}$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. Comme $BC$ est l'hypoténuse, on a bien $AC^{2} = BC^{2} - AB^{2} = 10^{2} - 8^{2}$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Pour calculer une longueur après avoir trouvé son carré, on divise par $2$.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
Pour passer du carré au nombre, on utilise la racine carrée, pas la division par $2$.
Par exemple, si $h^{2} = 36$, alors $h = \sqrt{36} = 6$ (et non $36 \div 2 = 18$).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Attention à ne pas confondre l'opération « racine carrée » avec « diviser par $2$ ».
Si $h^{2} = 36$, alors $h = \sqrt{36} = 6$, pas $18$.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. Pour passer du carré au nombre, on utilise la racine carrée, pas une division par $2$.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Si on cherche un côté de l'angle droit, on additionne les carrés des deux autres côtés.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
Quand on cherche un côté de l'angle droit, on soustrait : son carré s'obtient en retirant le carré de l'autre côté de l'angle droit du carré de l'hypoténuse.
On additionne uniquement quand on cherche l'hypoténuse.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Il ne faut pas confondre les deux situations.
Pour l'hypoténuse : on additionne. Pour un côté de l'angle droit : on soustrait au carré de l'hypoténuse.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. Pour calculer un côté de l'angle droit, on soustrait : addition réservée à l'hypoténuse.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Si dans un triangle rectangle l'hypoténuse mesure $\sqrt{50}$ cm, c'est qu'on a fait une erreur de calcul.

[qcm]
[option]Vrai[/option]
[option correct="true"]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
$\sqrt{50}$ est une valeur exacte parfaitement valide. Quand le carré de l'hypoténuse n'est pas un carré parfait, on conserve la racine.
Par exemple, si les côtés de l'angle droit sont $1$ et $7$ : $h^{2} = 1 + 49 = 50$, donc $h = \sqrt{50}$ cm.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est fausse.
Rappel : toutes les longueurs ne sont pas des nombres entiers ou décimaux.
Les valeurs exactes sous forme de racine carrée (comme $\sqrt{50}$) sont parfaitement acceptables.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est fausse. Une longueur peut avoir une valeur exacte sous forme de racine, comme $\sqrt{50}$ cm.
[/solution]
[/etape]

[etape]
Affirmation : Dans le triangle $RST$ rectangle en $R$ avec $RS = 5$ cm et $RT = 12$ cm, on a $ST = 13$ cm.

[qcm]
[option correct="true"]Vrai[/option]
[option]Faux[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
$[ST]$ est l'hypoténuse, donc $ST^{2} = 5^{2} + 12^{2} = 25 + 144 = 169$.
$\sqrt{169} = 13$, donc $ST = 13$ cm.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non, cette affirmation est vraie.
Vérifie le calcul : $ST^{2} = 25 + 144 = 169$ et $\sqrt{169} = 13$.
$(5, 12, 13)$ est un triplet pythagoricien classique à mémoriser.[/reponse]
[/qcm]

[solution]
Cette affirmation est vraie. $ST^{2} = 25 + 144 = 169$, donc $ST = 13$ cm.
[/solution]
[/etape]

QCM : Calculer un côté de l’angle droit

[enonce]
Ce QCM porte sur le calcul d'un côté de l'angle droit dans un triangle rectangle, en connaissant l'hypoténuse et l'autre côté. Pour chaque question, choisissez la bonne réponse parmi les quatre propositions.
[/enonce]

[etape]
Le triangle $ABC$ est rectangle en $A$ avec $BC = 5$ cm et $AB = 3$ cm. Quelle est la longueur de $AC$ ?
[qcm]
[option]$2$ cm[/option]
[option]$\sqrt{34}$ cm[/option]
[option correct="true"]$4$ cm[/option]
[option]$8$ cm[/option]
[reponse statut="correct"]Correct !
$BC$ est l'hypoténuse, donc $BC^{2} = AB^{2} + AC^{2}$.
$AC^{2} = BC^{2} - AB^{2} = 25 - 9 = 16$, donc $AC = \sqrt{16} = 4$ cm.[/reponse]
[reponse motif="$2$ cm"]Non.
$2 = 5 - 3$ : on a soustrait les longueurs au lieu de leurs carrés.
Le théorème porte sur les carrés des côtés.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{34}$ cm"]Non.
$\sqrt{34} = \sqrt{25 + 9}$ : on a additionné les carrés au lieu de les soustraire.
Comme on cherche un côté de l'angle droit, on isole son carré : $AC^{2} = BC^{2} - AB^{2}$.[/reponse]
[reponse motif="$8$ cm"]Non.
$8 = 5 + 3$ : on a additionné les longueurs.
Or l'hypoténuse $BC$ vaut $5$ cm : aucun autre côté ne peut être plus long que $5$ cm.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$AC^{2} = 25 - 9 = 16$ donc $AC = 4$ cm.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Le triangle $RST$ est rectangle en $R$ avec $ST = 13$ cm et $RS = 5$ cm. Quelle est la longueur de $RT$ ?
[qcm]
[option correct="true"]$12$ cm[/option]
[option]$8$ cm[/option]
[option]$\sqrt{194}$ cm[/option]
[option]$18$ cm[/option]
[reponse statut="correct"]Bonne réponse !
$ST$ est l'hypoténuse (opposée à l'angle droit en $R$).
$RT^{2} = ST^{2} - RS^{2} = 169 - 25 = 144$, donc $RT = \sqrt{144} = 12$ cm.[/reponse]
[reponse motif="$8$ cm"]Non.
$8 = 13 - 5$ : on a soustrait les longueurs.
Le théorème de Pythagore relie les carrés des côtés, pas les côtés directement.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{194}$ cm"]Non.
$\sqrt{194} = \sqrt{169 + 25}$ : on a additionné les carrés au lieu de les soustraire.
Pour un côté de l'angle droit, on soustrait son carré à celui de l'hypoténuse.[/reponse]
[reponse motif="$18$ cm"]Non.
$18 = 13 + 5$ : on a additionné les longueurs.
Or l'hypoténuse $ST$ vaut $13$ cm : aucun autre côté ne peut être plus grand.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$RT^{2} = 169 - 25 = 144$ donc $RT = 12$ cm.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Le triangle $MNP$ est rectangle en $M$ avec $NP = 17$ cm et $MN = 8$ cm. Quelle est la longueur de $MP$ ?
[qcm]
[option]$9$ cm[/option]
[option]$\sqrt{353}$ cm[/option]
[option]$25$ cm[/option]
[option correct="true"]$15$ cm[/option]
[reponse statut="correct"]Bravo !
$NP$ est l'hypoténuse, donc $MP^{2} = NP^{2} - MN^{2} = 289 - 64 = 225$ et $MP = \sqrt{225} = 15$ cm.[/reponse]
[reponse motif="$9$ cm"]Non.
$9 = 17 - 8$ : on a soustrait les longueurs.
Il faut soustraire les carrés des longueurs, pas les longueurs.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{353}$ cm"]Non.
$\sqrt{353} = \sqrt{289 + 64}$ : on a additionné les carrés.
Comme $MP$ est un côté de l'angle droit, on isole son carré par soustraction.[/reponse]
[reponse motif="$25$ cm"]Non.
$25 = 17 + 8$ : on a additionné les longueurs.
L'hypoténuse $NP$ vaut $17$ cm : un côté de l'angle droit est forcément plus court.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$MP^{2} = 289 - 64 = 225$ donc $MP = 15$ cm.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Le triangle $DEF$ est rectangle en $D$ avec $EF = 10$ cm et $DE = 6$ cm. Quelle est la longueur de $DF$ ?
[qcm]
[option]$\sqrt{136}$ cm[/option]
[option correct="true"]$8$ cm[/option]
[option]$4$ cm[/option]
[option]$16$ cm[/option]
[reponse statut="correct"]Tu as raison !
$EF$ est l'hypoténuse, donc $DF^{2} = EF^{2} - DE^{2} = 100 - 36 = 64$ et $DF = \sqrt{64} = 8$ cm.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{136}$ cm"]Non.
$\sqrt{136} = \sqrt{100 + 36}$ : on a additionné les carrés.
Or $DF$ est un côté de l'angle droit : il faut soustraire pour l'isoler.[/reponse]
[reponse motif="$4$ cm"]Non.
$4 = 10 - 6$ : on a soustrait les longueurs au lieu de leurs carrés.
La relation est $DF^{2} = EF^{2} - DE^{2}$, pas $DF = EF - DE$.[/reponse]
[reponse motif="$16$ cm"]Non.
$16 = 10 + 6$ : on a additionné les longueurs.
$DF$ ne peut pas dépasser l'hypoténuse, qui mesure seulement $10$ cm.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$DF^{2} = 100 - 36 = 64$ donc $DF = 8$ cm.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Une échelle de $5$ m est posée contre un mur. Son pied est à $3$ m du mur. À quelle hauteur $h$ touche-t-elle le mur ?
[qcm]
[option]$2$ m[/option]
[option]$\sqrt{34}$ m[/option]
[option correct="true"]$4$ m[/option]
[option]$8$ m[/option]
[reponse statut="correct"]Exactement !
L'échelle est l'hypoténuse du triangle rectangle formé avec le sol et le mur.
$h^{2} = 5^{2} - 3^{2} = 25 - 9 = 16$, donc $h = 4$ m.[/reponse]
[reponse motif="$2$ m"]Non.
$2 = 5 - 3$ : on a soustrait les longueurs.
Il faut travailler sur les carrés des longueurs, pas sur les longueurs directement.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{34}$ m"]Non.
$\sqrt{34} = \sqrt{25 + 9}$ : on a additionné les carrés.
Or $h$ est un côté de l'angle droit, l'échelle est l'hypoténuse : il faut soustraire.[/reponse]
[reponse motif="$8$ m"]Non.
$8 = 5 + 3$ : on a additionné les longueurs.
Mais le mur ne peut pas être atteint plus haut que la longueur de l'échelle ($5$ m).[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$h^{2} = 25 - 9 = 16$ donc $h = 4$ m.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]

[etape]
Le triangle $GHI$ est rectangle en $G$ avec $HI = 25$ cm et $GH = 7$ cm. Quelle est la longueur de $GI$ ?
[qcm]
[option]$18$ cm[/option]
[option]$\sqrt{674}$ cm[/option]
[option correct="true"]$24$ cm[/option]
[option]$32$ cm[/option]
[reponse statut="correct"]C'est bien ça !
$HI$ est l'hypoténuse, donc $GI^{2} = HI^{2} - GH^{2} = 625 - 49 = 576$ et $GI = \sqrt{576} = 24$ cm.[/reponse]
[reponse motif="$18$ cm"]Non.
$18 = 25 - 7$ : on a soustrait les longueurs au lieu des carrés.
Le théorème porte sur les carrés des côtés.[/reponse]
[reponse motif="$\sqrt{674}$ cm"]Non.
$\sqrt{674} = \sqrt{625 + 49}$ : on a additionné les carrés.
Comme $GI$ est un côté de l'angle droit, on isole son carré par soustraction.[/reponse]
[reponse motif="$32$ cm"]Non.
$32 = 25 + 7$ : on a additionné les longueurs.
$GI$ ne peut pas dépasser l'hypoténuse $HI = 25$ cm.[/reponse]
[reponse statut="incorrect"]Non.
$GI^{2} = 625 - 49 = 576$ donc $GI = 24$ cm.[/reponse]
[/qcm]
[/etape]