Géométrie

Secondaire 1 à 4 — Programme du Québec (PFEQ) — Mise à jour : mars 2026

📋 Table des matières

  1. Angles et droites Sec 1
  2. Triangles Sec 1–2
  3. Quadrilatères et polygones Sec 2
  4. Périmètre et aire Sec 1–3
  5. Théorème de Pythagore Sec 2–3
  6. Congruence et similitude Sec 3–4
  7. Volume et aire latérale Sec 3–4

1. Angles et droites Sec 1

1.1 Types d'angles

📐 Définition — Types d'angles

Un angle est la figure formée par deux demi-droites (les côtés) issues d'un même point (le sommet). On mesure les angles en degrés (°).

TypeMesureExemple
Aigu$0° < \alpha < 90°$35°, 67°
Droit$\alpha = 90°$coin d'un carré
Obtus$90° < \alpha < 180°$110°, 145°
Plat$\alpha = 180°$ligne droite
Rentrant (réfléchi)$180° < \alpha < 360°$200°, 270°

1.2 Relations entre angles

📐 Angles complémentaires et supplémentaires

1.3 Droites parallèles et transversale

Quand une droite (transversale) coupe deux droites parallèles, elle forme 8 angles qui ont des relations importantes.

📐 Angles formés par une transversale

GEOM·1Figure 1 — Angles formés par une transversale $t$ coupant deux droites parallèles $d_1 \parallel d_2$. Les angles alternes-internes (α) sont égaux ; les angles correspondants (β) sont égaux.

1.4 Exemples résolus

✏ Exemple 1 — Angles complémentaires

Deux angles sont complémentaires. L'un mesure $38°$. Quelle est la mesure de l'autre ?

1La somme de deux angles complémentaires est $90°$.
2Angle inconnu $= 90° - 38° = 52°$.

Réponse : L'autre angle mesure $\mathbf{52°}$.

✏ Exemple 2 — Angles opposés par le sommet

Deux droites se croisent. Un angle formé mesure $124°$. Trouvez les trois autres angles.

1L'angle opposé par le sommet est égal : $124°$.
2Les deux angles adjacents sont supplémentaires : $180° - 124° = 56°$.
3Le quatrième angle est opposé au deuxième : $56°$.

Réponse : Les angles sont $\mathbf{124°, 56°, 124°, 56°}$ (dans l'ordre).

✏ Exemple 3 — Droites parallèles et transversale

Une transversale coupe deux droites parallèles. Un angle correspondant mesure $73°$. Trouvez tous les angles distincts.

1Les angles correspondants sont égaux : les angles de même position aux deux intersections mesurent $73°$.
2Les angles supplémentaires adjacent : $180° - 73° = 107°$.
3Il y a seulement deux mesures distinctes : $73°$ et $107°$, chacun apparaissant 4 fois parmi les 8 angles.

Réponse : Les angles mesurent $\mathbf{73°}$ ou $\mathbf{107°}$.

📝 Exercices — Angles et droites

  1. Deux angles sont supplémentaires. L'un mesure $65°$. Quelle est la mesure de l'autre ?
  2. Deux droites se croisent et forment un angle de $48°$. Quelles sont les mesures des trois autres angles ?
  3. Une transversale coupe deux droites parallèles. Un angle alterne-interne mesure $112°$. Donnez les mesures de tous les angles.
  4. Un angle mesure $(3x + 10)°$ et son supplément mesure $(5x - 14)°$. Trouvez $x$ et les deux angles.
  5. Deux angles complémentaires sont dans un rapport $2:3$. Trouvez chaque angle.
Voir les solutions — Angles et droites
1. $180° - 65° = \mathbf{115°}$
2. Opposé par le sommet : $48°$. Supplémentaires : $180° - 48° = 132°$. Les quatre angles sont $\mathbf{48°, 132°, 48°, 132°}$.
3. Alterne-interne : $112°$. Angle adjacent (supplémentaire) : $68°$. Les huit angles sont : $112°, 68°, 112°, 68°, 112°, 68°, 112°, 68°$.
4. Supplémentaires : $(3x+10) + (5x-14) = 180°$
$8x - 4 = 180 \Rightarrow 8x = 184 \Rightarrow x = 23$
Angles : $3(23)+10 = \mathbf{79°}$ et $5(23)-14 = \mathbf{101°}$.
5. Rapport $2:3$ sur $90°$ : chaque part $= 90° \div 5 = 18°$.
Angles : $2 \times 18° = \mathbf{36°}$ et $3 \times 18° = \mathbf{54°}$.

2. Triangles Sec 1–2

2.1 Classification des triangles

Par les côtés
  • Équilatéral : trois côtés égaux, trois angles de $60°$.
  • Isocèle : deux côtés égaux, deux angles à la base égaux.
  • Scalène : trois côtés inégaux, trois angles inégaux.
Par les angles
  • Acutangle : trois angles aigus ($< 90°$).
  • Rectangle : un angle droit ($= 90°$).
  • Obtusangle : un angle obtus ($> 90°$).

2.2 Propriétés fondamentales

⭐ Théorème — Somme des angles d'un triangle

La somme des angles intérieurs de tout triangle est $180°$ :

$$\angle A + \angle B + \angle C = 180°$$

Angle extérieur : L'angle extérieur d'un triangle est égal à la somme des deux angles intérieurs non-adjacents :

$$\angle_{\text{ext}} = \angle A + \angle B$$

GEOM·2Figure 2 — Triangle $ABC$ : angles $\angle A$ (bleu), $\angle B$ (vert), $\angle C$ (rouge) et côtés $a$, $b$, $c$ opposés. Somme $\angle A + \angle B + \angle C = 180°$.

2.3 Exemples résolus

✏ Exemple 1 — Angle manquant

Dans un triangle, deux angles mesurent $52°$ et $71°$. Trouvez le troisième angle.

1$\angle A + \angle B + \angle C = 180°$
2$52° + 71° + \angle C = 180°$
3$\angle C = 180° - 52° - 71° = 57°$

Réponse : Le troisième angle mesure $\mathbf{57°}$.

✏ Exemple 2 — Triangle isocèle

Un triangle isocèle a un angle au sommet de $40°$. Trouvez les angles à la base.

1Les deux angles à la base sont égaux. Notons-les $\beta$.
2$40° + \beta + \beta = 180°$
3$2\beta = 140° \Rightarrow \beta = 70°$

Réponse : Les angles à la base mesurent chacun $\mathbf{70°}$.

✏ Exemple 3 — Angle extérieur

Un angle extérieur d'un triangle mesure $135°$. L'un des angles intérieurs non-adjacents mesure $58°$. Trouvez l'autre.

1$\angle_{\text{ext}} = \angle A + \angle B$
2$135° = 58° + \angle B$
3$\angle B = 135° - 58° = 77°$

Réponse : L'autre angle intérieur mesure $\mathbf{77°}$.

📝 Exercices — Triangles

  1. Dans un triangle, les angles sont dans le rapport $1:2:3$. Trouvez chaque angle et classifiez le triangle.
  2. Un triangle rectangle a un angle de $37°$. Trouvez le troisième angle.
  3. Un triangle isocèle a des angles à la base de $65°$ chacun. Quel est l'angle au sommet ?
  4. Un angle extérieur d'un triangle mesure $110°$. Les deux angles intérieurs non-adjacents sont égaux. Trouvez-les.
  5. Dans un triangle, les angles sont $(2x+10)°$, $(3x-5)°$ et $(x+15)°$. Trouvez $x$ et les trois angles.
Voir les solutions — Triangles
1. Rapport $1:2:3$ sur $180°$ : chaque part $= 30°$.
Angles : $\mathbf{30°, 60°, 90°}$. C'est un triangle rectangle acutangle (un angle de 90°, les autres aigus).
2. $90° + 37° + \angle C = 180°$, donc $\angle C = \mathbf{53°}$.
3. $65° + 65° + \angle_{\text{sommet}} = 180°$, donc $\angle_{\text{sommet}} = 180° - 130° = \mathbf{50°}$.
4. $\angle A + \angle B = 110°$ et $\angle A = \angle B$, donc $2\angle A = 110°$, $\angle A = \angle B = \mathbf{55°}$.
5. $(2x+10) + (3x-5) + (x+15) = 180°$
$6x + 20 = 180 \Rightarrow 6x = 160 \Rightarrow x = \frac{160}{6} \approx 26{,}7°$
Angles : $2(26{,}7)+10 \approx \mathbf{63{,}3°}$, $3(26{,}7)-5 \approx \mathbf{75{,}1°}$, $26{,}7+15 \approx \mathbf{41{,}7°}$.

3. Quadrilatères et polygones Sec 2

3.1 Principaux quadrilatères

Figure Côtés parallèles Côtés égaux Angles Diagonales
Parallélogramme 2 paires Côtés opp. égaux Opp. égaux Se bisectent
Rectangle 2 paires Côtés opp. égaux 4 angles droits Égales, se bisectent
Carré 2 paires 4 côtés égaux 4 angles droits Égales, perp., bisectent
Losange 2 paires 4 côtés égaux Opp. égaux Perpendiculaires, bisectent
Trapèze 1 paire Variable Variable Variable
Trapèze isocèle 1 paire Jambes égales Angles base égaux Égales

3.2 Somme des angles intérieurs d'un polygone

⭐ Formule — Somme des angles intérieurs

Pour un polygone convexe à $n$ côtés :

$$S = (n - 2) \times 180°$$

Chaque angle d'un polygone régulier à $n$ côtés mesure :

$$\angle = \frac{(n-2) \times 180°}{n}$$
Triangle ($n=3$)

$S = (3-2) \times 180° = \mathbf{180°}$

Quadrilatère ($n=4$)

$S = (4-2) \times 180° = \mathbf{360°}$

Pentagone ($n=5$)

$S = (5-2) \times 180° = \mathbf{540°}$

✏ Exemple 1 — Angle manquant dans un quadrilatère

Dans un quadrilatère, trois angles mesurent $80°$, $95°$ et $110°$. Trouvez le quatrième angle.

1Somme totale des angles d'un quadrilatère : $(4-2) \times 180° = 360°$.
2$80° + 95° + 110° + \angle D = 360°$
3$285° + \angle D = 360° \Rightarrow \angle D = 75°$

Réponse : Le quatrième angle mesure $\mathbf{75°}$.

✏ Exemple 2 — Polygone régulier

Chaque angle intérieur d'un polygone régulier mesure $150°$. Combien de côtés a-t-il ?

1$\frac{(n-2) \times 180°}{n} = 150°$
2$(n-2) \times 180 = 150n$
3$180n - 360 = 150n \Rightarrow 30n = 360 \Rightarrow n = 12$

Réponse : Le polygone a $\mathbf{12}$ côtés (dodécagone).

📝 Exercices — Quadrilatères et polygones

  1. Calculez la somme des angles intérieurs d'un hexagone ($n = 6$).
  2. Dans un parallélogramme, un angle mesure $68°$. Trouvez les trois autres angles.
  3. Quel est le nombre de côtés d'un polygone régulier dont chaque angle intérieur mesure $108°$ ?
  4. Dans un trapèze isocèle, les angles de la grande base mesurent $72°$ chacun. Trouvez les angles de la petite base.
Voir les solutions — Quadrilatères et polygones
1. $S = (6-2) \times 180° = 4 \times 180° = \mathbf{720°}$
2. Dans un parallélogramme, les angles opposés sont égaux et les angles consécutifs sont supplémentaires.
Angles : $68°, 180°-68°=112°, 68°, 112°$, soit $\mathbf{68°, 112°, 68°, 112°}$.
3. $\frac{(n-2)\times 180}{n} = 108 \Rightarrow 180n - 360 = 108n \Rightarrow 72n = 360 \Rightarrow n = \mathbf{5}$ (pentagone).
4. Somme des angles $= 360°$. Angles grande base : $72° + 72° = 144°$. Angles petite base : $\frac{360°-144°}{2} = \frac{216°}{2} = \mathbf{108°}$ chacun.

4. Périmètre et aire Sec 1–3

4.1 Formules fondamentales

Figure Périmètre Aire
Carré (côté $c$) $4c$ $c^2$
Rectangle ($l \times L$) $2(l + L)$ $lL$
Triangle (base $b$, hauteur $h$, côtés $a,b,c$) $a + b + c$ $\dfrac{1}{2}bh$
Parallélogramme (base $b$, hauteur $h$) $2(a + b)$ $bh$
Trapèze (grandes bases $B, b$, hauteur $h$) $a + b + c + d$ $\dfrac{(B+b)h}{2}$
Cercle (rayon $r$) $2\pi r$ $\pi r^2$

⚠ Attention — Conversion d'unités d'aire

Les conversions d'unités linéaires se mettent au carré pour les aires !

4.2 Exemples résolus

✏ Exemple 1 — Aire d'un trapèze

Un trapèze a des bases de $12$ cm et $8$ cm, et une hauteur de $5$ cm. Calculez son aire.

1Formule : $A = \dfrac{(B+b)h}{2}$
2$A = \dfrac{(12 + 8) \times 5}{2} = \dfrac{20 \times 5}{2} = \dfrac{100}{2} = 50$

Réponse : L'aire du trapèze est $\mathbf{50 \text{ cm}^2}$.

✏ Exemple 2 — Aire d'un cercle et conversion

Un cercle a un diamètre de $14$ cm. Calculez son aire en cm² et en m².

1Rayon : $r = 14 \div 2 = 7$ cm
2Aire : $A = \pi r^2 = \pi \times 7^2 = 49\pi \approx 153{,}94 \text{ cm}^2$
3Conversion : $153{,}94 \text{ cm}^2 \div 10\,000 \approx 0{,}01539 \text{ m}^2$

Réponse : Aire $\approx \mathbf{153{,}94 \text{ cm}^2} \approx \mathbf{0{,}0154 \text{ m}^2}$.

✏ Exemple 3 — Aire d'une figure composée

Une piscine est formée d'un rectangle de $10$ m $\times$ $6$ m et d'un demi-cercle de diamètre $6$ m à l'un des bouts. Calculez l'aire totale.

1Aire du rectangle : $A_1 = 10 \times 6 = 60 \text{ m}^2$
2Demi-cercle : rayon $r = 3$ m, $A_2 = \dfrac{\pi r^2}{2} = \dfrac{\pi \times 9}{2} \approx 14{,}14 \text{ m}^2$
3Aire totale : $A = 60 + 14{,}14 \approx 74{,}14 \text{ m}^2$

Réponse : Aire totale $\approx \mathbf{74{,}14 \text{ m}^2}$.

📝 Exercices — Périmètre et aire

  1. Calculez l'aire et le périmètre d'un rectangle de $15$ cm sur $9$ cm.
  2. Un terrain triangulaire a une base de $24$ m et une hauteur de $10$ m. Quelle est son aire ?
  3. Un cercle a une circonférence de $31{,}42$ cm. Trouvez son rayon (utilisez $\pi \approx 3{,}14$) et son aire.
  4. Un carré et un rectangle ont la même aire. Le carré a un côté de $12$ cm. Le rectangle a une longueur de $18$ cm. Quelle est sa largeur ?
  5. Convertissez $3{,}5 \text{ m}^2$ en cm².
Voir les solutions — Périmètre et aire
1. Aire $= 15 \times 9 = \mathbf{135 \text{ cm}^2}$. Périmètre $= 2(15+9) = 2 \times 24 = \mathbf{48 \text{ cm}}$.
2. $A = \dfrac{1}{2} \times 24 \times 10 = \mathbf{120 \text{ m}^2}$.
3. $C = 2\pi r = 31{,}42 \Rightarrow r = \dfrac{31{,}42}{2 \times 3{,}14} = \mathbf{5 \text{ cm}}$.
Aire $= \pi r^2 = 3{,}14 \times 25 = \mathbf{78{,}5 \text{ cm}^2}$.
4. Aire du carré $= 12^2 = 144 \text{ cm}^2$. Largeur du rectangle $= \dfrac{144}{18} = \mathbf{8 \text{ cm}}$.
5. $3{,}5 \text{ m}^2 \times 10\,000 = \mathbf{35\,000 \text{ cm}^2}$.

5. Théorème de Pythagore Sec 2–3

⭐ Théorème de Pythagore

Dans un triangle rectangle, le carré de la longueur de l'hypoténuse est égal à la somme des carrés des deux autres côtés (les cathètes) :

$$a^2 + b^2 = c^2$$

où $c$ est l'hypoténuse (côté opposé à l'angle droit) et $a$, $b$ sont les cathètes.

Réciproque : Si $a^2 + b^2 = c^2$, alors le triangle est rectangle.

GEOM·3Figure 3 — Triangle rectangle $OBA$ : cathètes $a$ (bleue, verticale) et $b$ (verte, horizontale), hypoténuse $c$ (rouge). Théorème de Pythagore : $a^2 + b^2 = c^2$.

💡 Triplets pythagoriciens à mémoriser

Ces triplets satisfont $a^2 + b^2 = c^2$ sans fractions :

5.1 Exemples résolus

✏ Exemple 1 — Trouver l'hypoténuse

Les deux cathètes d'un triangle rectangle mesurent $6$ cm et $8$ cm. Trouvez l'hypoténuse.

1$c^2 = a^2 + b^2 = 6^2 + 8^2 = 36 + 64 = 100$
2$c = \sqrt{100} = 10$

Réponse : L'hypoténuse mesure $\mathbf{10 \text{ cm}}$. (Triplet $6, 8, 10$ — multiple de $3, 4, 5$.)

✏ Exemple 2 — Trouver une cathète

Un triangle rectangle a une hypoténuse de $13$ cm et une cathète de $5$ cm. Trouvez l'autre cathète.

1$a^2 + b^2 = c^2 \Rightarrow 5^2 + b^2 = 13^2$
2$25 + b^2 = 169 \Rightarrow b^2 = 144$
3$b = \sqrt{144} = 12$

Réponse : L'autre cathète mesure $\mathbf{12 \text{ cm}}$.

✏ Exemple 3 — Vérifier si un triangle est rectangle

Un triangle a des côtés de $7$ cm, $10$ cm et $12$ cm. Est-il rectangle ?

1Vérifier avec $c = 12$ (côté le plus long) : $a^2 + b^2 = 7^2 + 10^2 = 49 + 100 = 149$
2$c^2 = 12^2 = 144$
3$149 \neq 144$, donc la réciproque n'est pas satisfaite.

Réponse : Ce triangle n'est pas rectangle. (Puisque $a^2 + b^2 > c^2$, il est acutangle.)

✏ Exemple 4 — Problème concret (échelle contre un mur)

Une échelle de $5$ m est appuyée contre un mur vertical. Le bas de l'échelle est à $1{,}5$ m du mur. À quelle hauteur sur le mur l'échelle touche-t-elle ?

1L'échelle forme l'hypoténuse : $c = 5$ m. Le sol est une cathète : $b = 1{,}5$ m.
2$a^2 + 1{,}5^2 = 5^2 \Rightarrow a^2 + 2{,}25 = 25$
3$a^2 = 22{,}75 \Rightarrow a = \sqrt{22{,}75} \approx 4{,}77$

Réponse : L'échelle touche le mur à environ $\mathbf{4{,}77 \text{ m}}$ de hauteur.

📝 Exercices — Théorème de Pythagore

  1. Trouvez l'hypoténuse d'un triangle rectangle dont les cathètes mesurent $9$ cm et $12$ cm.
  2. Un triangle rectangle a une hypoténuse de $17$ m et une cathète de $8$ m. Trouvez l'autre cathète.
  3. Un triangle a des côtés de $5$, $12$ et $13$ cm. Est-il rectangle ? Justifiez.
  4. La diagonale d'un rectangle mesure $26$ cm et l'un des côtés mesure $10$ cm. Quelle est la longueur de l'autre côté ?
  5. Un carré a une diagonale de $10$ cm. Trouvez la longueur de son côté (réponse exacte).
  6. Un poteau de $8$ m de hauteur est ancré au sol par un câble qui touche le sol à $3$ m de la base du poteau. Quelle est la longueur du câble ?
Voir les solutions — Théorème de Pythagore
1. $c^2 = 9^2 + 12^2 = 81 + 144 = 225 \Rightarrow c = \sqrt{225} = \mathbf{15 \text{ cm}}$.
2. $8^2 + b^2 = 17^2 \Rightarrow 64 + b^2 = 289 \Rightarrow b^2 = 225 \Rightarrow b = \mathbf{15 \text{ m}}$.
3. $5^2 + 12^2 = 25 + 144 = 169 = 13^2$ ✓. Oui, le triangle est rectangle (triplet pythagoricien classique).
4. $10^2 + b^2 = 26^2 \Rightarrow 100 + b^2 = 676 \Rightarrow b^2 = 576 \Rightarrow b = \mathbf{24 \text{ cm}}$.
5. Soit $c$ le côté. La diagonale $d = c\sqrt{2}$, donc $c = \dfrac{d}{\sqrt{2}} = \dfrac{10}{\sqrt{2}} = \dfrac{10\sqrt{2}}{2} = \mathbf{5\sqrt{2} \text{ cm}} \approx 7{,}07 \text{ cm}$.
6. $c^2 = 8^2 + 3^2 = 64 + 9 = 73 \Rightarrow c = \sqrt{73} \approx \mathbf{8{,}54 \text{ m}}$.

6. Congruence et similitude Sec 3–4

6.1 Congruence de triangles

📐 Définition — Triangles congruents

Deux triangles sont congruents (notés $\triangle ABC \cong \triangle DEF$) s'ils ont exactement la même forme et la même taille. Leurs côtés correspondants sont égaux et leurs angles correspondants sont égaux.

Critère Signification Conditions
CCC (SSS) Côté-Côté-Côté 3 paires de côtés correspondants égaux
CAC (SAS) Côté-Angle-Côté 2 côtés et l'angle compris égaux
ACA (ASA) Angle-Côté-Angle 2 angles et le côté compris égaux
AAC (AAS) Angle-Angle-Côté 2 angles et un côté non compris égaux

⚠ Critères invalides

AAA (trois angles égaux) ne garantit pas la congruence — seulement la similitude. CCA (deux côtés et un angle non compris) n'est pas un critère valide en général.

6.2 Similitude de triangles

📐 Définition — Triangles semblables

Deux triangles sont semblables (notés $\triangle ABC \sim \triangle DEF$) s'ils ont la même forme (mais pas nécessairement la même taille). Leurs angles correspondants sont égaux et leurs côtés correspondants sont proportionnels :

$$\frac{AB}{DE} = \frac{BC}{EF} = \frac{CA}{FD} = k$$

où $k$ est le rapport de similitude (ou facteur d'échelle).

Critère Signification Conditions
AA Angle-Angle 2 paires d'angles correspondants égaux (le 3e est automatiquement égal)
CCC-sim (SSS-sim) 3 côtés proportionnels $\frac{a_1}{a_2} = \frac{b_1}{b_2} = \frac{c_1}{c_2}$
CAC-sim (SAS-sim) 2 côtés proportionnels + angle compris égal Angle compris entre les côtés proportionnels

GEOM·4Figure 4 — $\triangle ABC \sim \triangle DEF$, rapport $k = 1{,}5$ : côtés $3:4{,}5 = 4:6 = 5:7{,}5$. Les angles correspondants (orange) sont égaux.

6.3 Exemples résolus

✏ Exemple 1 — Identifier le critère de congruence

$\triangle ABC$ et $\triangle DEF$ vérifient : $AB = DE = 5$ cm, $\angle B = \angle E = 60°$, $BC = EF = 7$ cm. Les triangles sont-ils congruents ? Si oui, quel critère ?

1On a deux côtés et l'angle compris entre eux qui sont égaux.
2$AB = DE$, $\angle B = \angle E$, $BC = EF$ → critère CAC (SAS).

Réponse : Les triangles sont congruents par le critère $\mathbf{CAC}$.

✏ Exemple 2 — Trouver un côté manquant par similitude

$\triangle ABC \sim \triangle DEF$ avec $AB = 6$ cm, $DE = 9$ cm. Si $BC = 8$ cm, trouvez $EF$.

1Rapport de similitude : $k = \dfrac{DE}{AB} = \dfrac{9}{6} = 1{,}5$
2$EF = k \times BC = 1{,}5 \times 8 = 12$

Réponse : $EF = \mathbf{12 \text{ cm}}$.

✏ Exemple 3 — Problème d'ombre (similitude)

Un poteau de $3$ m de hauteur projette une ombre de $4$ m. Un arbre proche projette une ombre de $10$ m. Quelle est la hauteur de l'arbre ?

1Les triangles formés par le soleil sont semblables (même angle d'inclinaison).
2$\dfrac{\text{hauteur arbre}}{\text{ombre arbre}} = \dfrac{\text{hauteur poteau}}{\text{ombre poteau}}$
3$\dfrac{h}{10} = \dfrac{3}{4} \Rightarrow h = \dfrac{3 \times 10}{4} = 7{,}5$

Réponse : L'arbre mesure $\mathbf{7{,}5 \text{ m}}$ de hauteur.

📝 Exercices — Congruence et similitude

  1. Deux triangles partagent : $\angle A = \angle D = 45°$, $\angle B = \angle E = 75°$, et $AB = DE = 8$ cm. Sont-ils congruents ? Quel critère ?
  2. $\triangle PQR \sim \triangle XYZ$ avec $PQ = 4$ cm, $QR = 6$ cm et $XY = 10$ cm. Trouvez $YZ$.
  3. Deux triangles semblables ont un rapport de similitude $k = 2$. Si l'aire du petit triangle est $18 \text{ cm}^2$, quelle est l'aire du grand triangle ?
  4. Un miroir sur le sol réfléchit le sommet d'un immeuble. L'observateur est à $2$ m du miroir, ses yeux sont à $1{,}7$ m du sol. Le miroir est à $30$ m de la base de l'immeuble. Quelle est la hauteur de l'immeuble ?
  5. $\triangle ABC$ et $\triangle DEF$ ont $AB = 5$, $BC = 7$, $CA = 9$ et $DE = 10$, $EF = 14$, $FD = 18$. Sont-ils semblables ? Quel critère ?
Voir les solutions — Congruence et similitude
1. Deux angles et le côté compris sont égaux. Le troisième angle $= 180° - 45° - 75° = 60°$, donc c'est ACA (ASA). Les triangles sont congruents.
2. Rapport $k = \dfrac{XY}{PQ} = \dfrac{10}{4} = 2{,}5$. Donc $YZ = 2{,}5 \times QR = 2{,}5 \times 6 = \mathbf{15 \text{ cm}}$.
3. Les aires sont dans le rapport $k^2 = 4$. Aire grand triangle $= 18 \times 4 = \mathbf{72 \text{ cm}^2}$.
4. Par similitude (triangles formés par la réflexion) : $\dfrac{h}{30} = \dfrac{1{,}7}{2} \Rightarrow h = \dfrac{1{,}7 \times 30}{2} = \mathbf{25{,}5 \text{ m}}$.
5. $\dfrac{DE}{AB} = \dfrac{10}{5} = 2$, $\dfrac{EF}{BC} = \dfrac{14}{7} = 2$, $\dfrac{FD}{CA} = \dfrac{18}{9} = 2$. Tous les rapports sont égaux $\Rightarrow$ les triangles sont semblables par CCC-sim (SSS-sim).

7. Volume et aire latérale Sec 3–4

7.1 Formules des solides

Solide Volume Aire totale
Prisme droit (base $B$, hauteur $h$, périmètre base $P$) $Bh$ $2B + Ph$
Cylindre (rayon $r$, hauteur $h$) $\pi r^2 h$ $2\pi r^2 + 2\pi r h$
Pyramide droite (base $B$, hauteur $h$, périmètre $P$, apothème $a$) $\dfrac{1}{3}Bh$ $B + \dfrac{1}{2}Pa$
Cône (rayon $r$, hauteur $h$, apothème $a$) $\dfrac{1}{3}\pi r^2 h$ $\pi r^2 + \pi r a$
Sphère (rayon $r$) $\dfrac{4}{3}\pi r^3$ $4\pi r^2$

💡 Aide-mémoire — Apothème

L'apothème d'un cône ou d'une pyramide régulière est la distance du sommet au milieu d'une arête de la base, mesurée sur la face latérale. Pour un cône : $a = \sqrt{r^2 + h^2}$ (Pythagore !).

7.2 Exemples résolus

✏ Exemple 1 — Volume d'un cylindre

Un cylindre a un rayon de $5$ cm et une hauteur de $12$ cm. Calculez son volume et son aire totale.

1Volume : $V = \pi r^2 h = \pi \times 25 \times 12 = 300\pi \approx 942{,}5 \text{ cm}^3$
2Aire totale : $A = 2\pi r^2 + 2\pi r h = 2\pi(25) + 2\pi(5)(12) = 50\pi + 120\pi = 170\pi \approx 534{,}1 \text{ cm}^2$

Réponse : Volume $\approx \mathbf{942{,}5 \text{ cm}^3}$, aire totale $\approx \mathbf{534{,}1 \text{ cm}^2}$.

✏ Exemple 2 — Volume d'un cône (seau de pop-corn)

Un contenant en forme de cône a un diamètre d'ouverture de $16$ cm et une hauteur de $24$ cm. Quelle est sa capacité en cm³ ?

1Rayon : $r = 16 \div 2 = 8$ cm
2$V = \dfrac{1}{3}\pi r^2 h = \dfrac{1}{3} \times \pi \times 64 \times 24 = \dfrac{1536\pi}{3} = 512\pi \approx 1\,608{,}5 \text{ cm}^3$

Réponse : Capacité $\approx \mathbf{1\,608{,}5 \text{ cm}^3}$.

✏ Exemple 3 — Aire d'une sphère (ballon de basketball)

Un ballon de basketball a un circonférence de $75$ cm. Calculez son rayon, son volume et son aire de surface.

1Circonférence $= 2\pi r \Rightarrow r = \dfrac{75}{2\pi} \approx 11{,}94$ cm
2Volume : $V = \dfrac{4}{3}\pi r^3 = \dfrac{4}{3}\pi (11{,}94)^3 \approx \dfrac{4}{3}\pi (1702{,}7) \approx 7\,133 \text{ cm}^3$
3Aire : $A = 4\pi r^2 = 4\pi (11{,}94)^2 \approx 4\pi (142{,}6) \approx 1\,791 \text{ cm}^2$

Réponse : $r \approx \mathbf{11{,}94 \text{ cm}}$, $V \approx \mathbf{7\,133 \text{ cm}^3}$, $A \approx \mathbf{1\,791 \text{ cm}^2}$.

✏ Exemple 4 — Prisme rectangulaire (aquarium)

Un aquarium rectangulaire mesure $80$ cm $\times$ $40$ cm $\times$ $50$ cm (L $\times$ l $\times$ h). Quelle est sa capacité en litres ? Quelle surface de verre est nécessaire (sans le couvercle) ?

1Volume : $V = 80 \times 40 \times 50 = 160\,000 \text{ cm}^3 = 160 \text{ L}$ (car $1$ L $= 1\,000$ cm³)
2Aire totale sans couvercle = base + 4 faces latérales
Base : $80 \times 40 = 3\,200 \text{ cm}^2$
2 grandes faces : $2 \times (80 \times 50) = 8\,000 \text{ cm}^2$
2 petites faces : $2 \times (40 \times 50) = 4\,000 \text{ cm}^2$
Total : $3\,200 + 8\,000 + 4\,000 = 15\,200 \text{ cm}^2$

Réponse : Capacité $= \mathbf{160 \text{ L}}$, surface de verre $= \mathbf{15\,200 \text{ cm}^2}$.

📝 Exercices — Volume et aire latérale

  1. Un cylindre a un rayon de $3$ cm et une hauteur de $10$ cm. Calculez son volume exact (en termes de $\pi$).
  2. Une pyramide à base carrée de côté $6$ m et de hauteur $8$ m. Calculez son volume.
  3. Un cône a un rayon de $4$ cm et une hauteur de $3$ cm. Calculez son volume et son apothème (générateur).
  4. Une sphère a un volume de $288\pi$ cm³. Trouvez son rayon et son aire de surface.
  5. Un prisme triangulaire a une base triangulaire rectangle avec des cathètes de $6$ cm et $8$ cm, et une hauteur (longueur) de $15$ cm. Calculez son volume et son aire totale.
  6. On double le rayon d'un cylindre tout en conservant la même hauteur. Par quel facteur le volume est-il multiplié ?
Voir les solutions — Volume et aire latérale
1. $V = \pi r^2 h = \pi \times 9 \times 10 = \mathbf{90\pi \text{ cm}^3} \approx 282{,}7 \text{ cm}^3$.
2. Base carrée : $B = 6^2 = 36 \text{ m}^2$. $V = \dfrac{1}{3} \times 36 \times 8 = \dfrac{288}{3} = \mathbf{96 \text{ m}^3}$.
3. $V = \dfrac{1}{3}\pi \times 16 \times 3 = 16\pi \approx \mathbf{50{,}3 \text{ cm}^3}$.
Apothème : $a = \sqrt{r^2 + h^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = \mathbf{5 \text{ cm}}$.
4. $\dfrac{4}{3}\pi r^3 = 288\pi \Rightarrow r^3 = \dfrac{288 \times 3}{4} = 216 \Rightarrow r = \mathbf{6 \text{ cm}}$.
Aire : $4\pi r^2 = 4\pi \times 36 = 144\pi \approx \mathbf{452{,}4 \text{ cm}^2}$.
5. Base triangulaire : $B = \dfrac{1}{2} \times 6 \times 8 = 24 \text{ cm}^2$. Hypoténuse $= \sqrt{36+64} = 10$ cm.
Volume : $V = 24 \times 15 = \mathbf{360 \text{ cm}^3}$.
Périmètre base $P = 6 + 8 + 10 = 24$ cm.
Aire totale $= 2B + Ph = 2(24) + 24(15) = 48 + 360 = \mathbf{408 \text{ cm}^2}$.
6. $V_{\text{nouveau}} = \pi (2r)^2 h = 4\pi r^2 h = 4V_{\text{original}}$. Le volume est multiplié par $\mathbf{4}$.

Récapitulatif des formules essentielles

📋 Formules à mémoriser

SujetFormule clé
Somme des angles d'un triangle$\angle A + \angle B + \angle C = 180°$
Angle extérieur d'un triangle$\angle_{\text{ext}} = \angle A + \angle B$
Somme des angles d'un polygone$S = (n-2) \times 180°$
Aire du triangle$A = \dfrac{1}{2}bh$
Aire du trapèze$A = \dfrac{(B+b)h}{2}$
Aire du cercle$A = \pi r^2$
Théorème de Pythagore$a^2 + b^2 = c^2$
Rapport de similitude$k = \dfrac{\text{côté grand}}{\text{côté petit}}$, aires : $k^2$
Volume cylindre$V = \pi r^2 h$
Volume cône / pyramide$V = \dfrac{1}{3}Bh$
Volume sphère$V = \dfrac{4}{3}\pi r^3$
Apothème du cône$a = \sqrt{r^2 + h^2}$

🎯 Stratégies pour les problèmes de géométrie

  1. Dessinez un schéma et étiquetez toutes les mesures connues.
  2. Identifiez les relations : angles, côtés parallèles, angles correspondants.
  3. Choisissez la formule adaptée au contexte (périmètre, aire, volume, similitude).
  4. Travaillez en unités cohérentes : convertissez si nécessaire avant le calcul.
  5. Vérifiez la réponse : est-elle raisonnable ? L'hypoténuse est-elle le plus long côté ?
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