Mathématiques 3e - 2021

Rejoignez la communauté !
Co-construisez les ressources dont vous avez besoin et partagez votre expertise pédagogique.
Partie 1 : Nombres et calculs
Ch. 1
Nombres entiers
Ch. 2
Calcul numérique
Ch. 3
Calcul littéral
Ch. 4
Équations
Partie 2 : Organisation et gestion de données, fonctions
Ch. 5
Notion de fonction
Ch. 6
Fonctions affines
Ch. 7
Situations de proportionnalité
Ch. 8
Statistiques
Ch. 9
Probabilités
Partie 3 : Espace et géométrie
Ch. 10
Théorème de Thalès et triangles semblables
Ch. 11
Trigonométrie dans le triangle rectangle
Ch. 12
Transformations dans le plan et leurs effets
Partie 4 : Mesures et grandeurs
Ch. 14
Mesures et grandeurs
Annexes
Scratch
Dossier brevet
Rappels, Index, Compétences
Révisions Genially
Calcul littéral
Plan de travail
Chapitre 13
Cours et méthodes

Géométrie dans l'espace

11 professeurs ont participé à cette page
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

1
La sphère

A
Vocabulaire

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Définitions

Soit \text{R} un nombre strictement positif.
La sphère de centre \text{O} et de rayon \text{R} est l'ensemble des points \text{M} de l'espace tels que \text{OM = R}.
La boule de centre \text{O} et de rayon \text{R} est l'ensemble des points \text{M} de l'espace tels que {\mathrm{OM} \leqslant \mathrm{R}}.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Remarque

Une boule est pleine et une sphère est creuse.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Définitions

Un cercle de centre \text{O} et de rayon égal à celui de la sphère est appelé grand cercle.

sphère où O est le centre de la sphère, DE est un diamètre de la sphère, OB est un rayon de la sphère et le cercle passant par D et E est un grand cercle
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Propriétés

1. L'aire de la surface d'une sphère de rayon \text{R} est donnée par {\mathrm{A}=4 \pi \mathrm{R}^{2}}.

2. Le volume d'une boule de rayon \text{R} est donné par {\text{V}=\frac{4 \pi R^{3}}{3}}.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

B
Sections d'une sphère ou d'une boule par un plan

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Définition

La section d'un solide par un plan est l'ensemble des points de l'espace appartenant à la fois au plan et au solide.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Propriété

La section d'une sphère par un plan est un cercle et celle d'une boule est un disque.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Remarque

Lorsque le rayon du cercle de la section est inférieur à celui de la sphère, la section est alors un petit cercle de la sphère.

sphère
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Méthodes

Représenter une sphère en perspective cavalière

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
Représenter une sphère de centre \text{O} et de rayon 4 cm en perspective cavalière.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

On trace un cercle de centre \text{O} et de rayon 4 cm. On trace en perspective un grand cercle de la sphère de centre \text{O}. Il faut penser à représenter la partie cachée du grand cercle en pointillés.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
sphère - solution
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Pour s'entraîner
Exercices p. 262
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Repérer des longueurs sur une sphère donnée

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
Sur la sphère suivante de centre \text{O} et de rayon 4 cm représentée, donner, si possible, les longueurs \text{OC}, \text{DE} et \text{DB}.

sphère - énoncé
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

On repère si les points concernés appartiennent ou non à la sphère ou s'ils correspondent au centre de la sphère.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
  • [\text{OC}] est un rayon de la sphère, donc \text{OC} = 4\:\text{cm}.
  • [\text{DE}] est un rayon de la sphère, donc \text{DE} = 8\:\text{cm}.
  • [\text{DB}] n'est ni un rayon ni un diamètre de la sphère, on ne peut donc pas directement déterminer sa longueur.

Pour s'entraîner
Exercices , et p. 260
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Représenter une section de sphère en vraie grandeur

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
On réalise la section d'une sphère de centre \text{A} et de rayon 5 cm par un plan situé à 3 cm du centre. Dessiner en vraie grandeur la section obtenue. On appellera \text{B} son centre.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

La section d'une sphère par un plan est un cercle. On utilise le théorème de Pythagore afin de déterminer le rayon de la section. On trace le cercle.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
\text{ABC} est rectangle en \text{B}, \text{AB} = 3\:\text{cm} et \text{AC} = 5\:\text{cm}.
D'après le théorème de Pythagore, \mathrm{AC}^{2}=\mathrm{AB}^{2}+\mathrm{BC}^{2}
\mathrm{BC}^{2}=\mathrm{AC}^{2}-\mathrm{AB}^{2}=5^{2}-3^{2}=16 donc \mathrm{BC}=\sqrt{16}=4.
On trace le cercle de centre \text{B} et de rayon 4 cm.

sphère 1 - solution
Le zoom est accessible dans la version Premium.
sphère 2 - solution
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Pour s'entraîner
Exercices et p. 261
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

2
La sphère terrestre

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
La surface de la Terre peut être assimilée à une sphère de rayon égal à environ 6 371 km. On représente le pôle Nord et le pôle Sud par deux points \text{N} et \text{S} diamétralement opposés.

sphère terrestre
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Définitions

La section de la sphère par un plan perpendiculaire à (\text{NS}) est un cercle appelé un parallèle.
Un méridien est un demi‑cercle de diamètre [\text{NS}].
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Définitions

Dans le cas où la Terre est ainsi assimilée à une sphère, on peut repérer un point \text{M} de sa surface par deux coordonnées géographiques correspondant à des mesures d'angles : sa latitude et sa longitude.
Le parallèle origine est appelé équateur et le méridien origine est le méridien de Greenwich.
La latitude du point \text{M} est la mesure de l'angle, ayant pour sommet le centre de la sphère, compris entre l'équateur et le parallèle sur lequel se trouve le point \text{M}.
La longitude du point \text{M} est la mesure de l'angle, ayant pour sommet le centre de la sphère, compris entre le méridien de Greenwich et le méridien sur lequel se trouve le point \text{M}.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Remarque

  • La latitude est comprise entre 0° et 90° Nord ou Sud.
  • La longitude est comprise entre 0° et 180° Est ou Ouest.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Exemple

Le point \text{A} se situe sur le 45e parallèle Nord et le 30e méridien Est donc les coordonnées géographiques de ce point sont 45° Nord et 30° Est.

sphère terrestre 2
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Méthodes

Utiliser les coordonnées sur la sphère terrestre

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
1. Donner les coordonnées géographiques des points \text{A}, \text{B} et \text{C} suivants.

2. Les coordonnées géographiques de la ville de Kaboul sont 35° Nord et 69° Est. Placer de manière approximative cette ville sur la sphère ci‑dessous.

sphère terrestre - énoncé
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

1. On détermine la latitude (Nord ou Sud) en lisant la mesure de l'angle, dont le sommet est le centre de la sphère, compris entre l'équateur et le parallèle sur lequel est situé le point.
On détermine la longitude (Est ou Ouest) en lisant la mesure de l'angle, dont le sommet est le centre de la sphère, compris entre le méridien de Greenwich et le méridien sur lequel est situé le point.

2. On repère l'équateur et le méridien de Greenwich pour déterminer le parallèle et le méridien sur lesquels se trouve la ville.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
1. Les coordonnées géographiques du point \text{A} sont (30°\text{N}\:; 30°\text{O}).
Celles de \text{B} sont (0°\:; 60°\text{E}).
Celles de \text{C} sont (30°\text{S}\:; 0°).

2.
sphère terrestre 2
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Pour s'entraîner
exercices et p. 260
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Calculer le rayon d'un parallèle

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
Calculer le rayon du 42e parallèle Nord.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

  • On trace une figure à main levée afin de se représenter la situation.
  • On utilise la trigonométrie.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
On sait que le triangle \text{ABD} est rectangle en \text{B} avec \text{AD} = 6\:371 et \widehat{\mathrm{ADB}}=\widehat{\mathrm{DAC}} (angles alternes‑internes).
Or \cos \widehat{\mathrm{ADB}}=\frac{\mathrm{B} \mathrm{D}}{\mathrm{AD}} d'où \mathrm{BD}=\mathrm{AD} \times \cos \widehat{\mathrm{ADB}}
\mathrm{BD}=6\:371 \times \cos 42^{\circ} \approx 4\:735.
Donc la longueur du rayon cherché est d'environ 4 735 km.

rayon d'un parallèle
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Pour s'entraîner
exercices , et p. 260
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

3
Sections de solides

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Propriétés

La section d'un pavé droit par un plan parallèle à une arête est un rectangle.
La section d'un pavé droit par un plan parallèle à une face est un rectangle de mêmes dimensions que cette face.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Exemple

rectangle
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Propriété

La section d'un cylindre de révolution par un plan perpendiculaire à sa base est un rectangle.
La section d'un cylindre de révolution par un plan parallèle à sa base est un disque.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Exemple

rectangle et disque
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Propriété

La section d'un cône de révolution ou d'une pyramide par un plan parallèle à la base est une figure de même nature que la base.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Exemples

pyramides
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Remarque

La section et la base du solide dans le cas du cône et de la pyramide sont dits « homothétiques », la section est une réduction de la base. On peut donc appliquer le théorème de Thalès pour déterminer les dimensions des sections ainsi que le coefficient de réduction.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Propriétés

Lors d'un agrandissement (ou d'une réduction) de rapport k, les longueurs sont multipliées par k, les aires par k^{2} et les volumes par k^{3}.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Méthodes

Tracer une section en vraie grandeur

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
\text{ABCDEFGH} est un pavé droit de dimensions \text{AB} = 4\:\text{cm}, \text{BC} = 3\:\text{cm} et \text{AE} = 6\:\text{cm}.
On le coupe par un plan parallèle à la face \text{ABCD}. Dessiner en vraie grandeur la section obtenue.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

  • On utilise la propriété du cours : la section d'un pavé droit par un plan parallèle à une face est un rectangle de mêmes dimensions que cette face.
  • On trace donc un rectangle en vraie grandeur en utilisant les longueurs données dans l'énoncé.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
On représente le pavé droit.

rectangle 1
Le zoom est accessible dans la version Premium.
rectangle 2
Le zoom est accessible dans la version Premium.

La section est le rectangle \text{IJKL} de dimensions 4 cm par 3 cm.

Pour s'entraîner
exercices et p. 261
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Calculer une longueur de section

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Énoncé
Sur la pyramide ci‑dessous de base \text{ABC} telle que \text{AB} = 3\:\text{cm}, \text{AC} = 4\:\text{cm} et \text{BC} = 5\:\text{cm}, la section est effectuée à mi‑hauteur parallèlement à la base.
Déterminer ses dimensions.

pyramide
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Méthode

  • On utilise la propriété du cours : la section d'une pyramide par un plan parallèle à la base est une figure de même nature que la base.
  • On utilise le coefficient de réduction ou le théorème de Thalès.
Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.
Solution
On sait que la section d'un triangle par un plan parallèle à la base est une figure de même nature que la base. On nomme donc \text{EFG} ce triangle.
Ses côtés sont parallèles à ceux de la base et ses longueurs sont proportionnelles à celles de la base. Ainsi, le triangle \text{EFG} est une réduction du triangle \text{ABC} de rapport k.
La section étant effectuée à mi‑hauteur, on a \text{DA} = 2\text{DE}.
Le coefficient de réduction est donné par : k=\frac{\mathrm{DE}}{\mathrm{DA}}=\frac{\mathrm{DE}}{2 \mathrm{DE}}=\frac{1}{2}.
Ainsi, \mathrm{EF}=\frac{1}{2} \times \mathrm{AC}=\frac{1}{2} \times 4=2 \mathrm{~cm}.
De même, on obtient \mathrm{EG}=1,5 \mathrm{~cm} et \mathrm{GF}=2,5 \mathrm{~cm}


Pour s'entraîner
Exercices , et p. 261

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.

Oups, une coquille

j'ai une idée !

Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais
collaborateur

collaborateurYolène
collaborateurÉmilie
collaborateurJean-Paul
collaborateurFatima
collaborateurSarah
Utilisation des cookies
Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.