Géométrie · 4 affiches · formule n° 37
Le cercle trigonométrique
Le cercle trigonométrique est le cercle de rayon 1 centré à l’origine d’un repère : à chaque angle, il associe un point dont les coordonnées sont le cosinus et le sinus de cet angle. Ce point étant à la distance 1 du centre, cos² + sin² = 1.
Quatre styles
Les affiches
La même formule, le même dessin calculé, en Papier, Nuit, Bauhaus ou Tableau noir. En affiche, toile, plexiglas ou aluminium.
Ce que dit la formule
On se place dans un repère orthonormé d’origine . Le cercle trigonométrique est le cercle de centre et de rayon 1, parcouru dans le sens direct, c’est-à-dire le sens inverse des aiguilles d’une montre. On part du point de coordonnées .
À tout nombre réel , on associe un point du cercle : on parcourt depuis un arc de longueur , dans le sens direct si est positif, dans l’autre sens s’il est négatif. Par définition, le cosinus de est l’abscisse de et le sinus de est son ordonnée : a pour coordonnées . Pour tout réel :
- est la mesure de l’angle en radians : c’est la longueur de l’arc parcouru sur le cercle de rayon 1. Un tour complet mesure radians, soit 360° ; un demi-tour, radians, soit 180°.
- et sont des nombres compris entre et , puisque reste sur un cercle de rayon 1.
- est une écriture abrégée de , le carré du cosinus ; de même pour .
Deux conséquences se lisent directement sur le cercle. Ajouter un tour complet ramène au même point, donc et : cosinus et sinus sont périodiques de période . Et le symétrique de par rapport à l’axe des abscisses correspond à , d’où et .
Les valeurs remarquables du premier quart de tour sont à connaître :
- : et ;
- (30°) : et ;
- (45°) : ;
- (60°) : et ;
- (90°) : et .
Les autres angles remarquables s’en déduisent par symétrie : seuls les signes changent d’un quart de tour à l’autre.
Un exemple
Un angle remarquable. Prenons , soit 150°. Le point est le symétrique, par rapport à l’axe des ordonnées, du point associé à : son abscisse change de signe, son ordonnée ne change pas. Donc et . On vérifie la formule : .
Retrouver un cosinus à partir d’un sinus. On sait que et que est compris entre et . Que vaut ?
- La formule donne .
- Donc ou .
- Entre et , le point est à gauche de l’axe des ordonnées : son abscisse est négative. Donc .
L’angle vaut ici environ 2,498 radians, soit environ 143,13°. La formule seule donne le carré du cosinus ; c’est la position du point sur le cercle qui fixe le signe.
Pourquoi c’est vrai
Soit le pied de la perpendiculaire à l’axe des abscisses menée depuis . Le point a pour coordonnées . Si n’est sur aucun des deux axes, le triangle est rectangle en , et ses côtés de l’angle droit mesurent et . Son hypoténuse est un rayon du cercle : elle mesure 1. Le théorème de Pythagore donne alors
et comme un carré ne dépend pas du signe, . Si est sur un axe, l’une des coordonnées est nulle et l’autre vaut ou : l’égalité est encore vraie.
Autrement dit, la formule n’est rien d’autre que l’équation du cercle de centre et de rayon 1, , écrite pour le point . Le rayon 1 est essentiel : sur un cercle de rayon , les coordonnées du point valent et , et leurs carrés ont pour somme .
Un peu d’histoire
Les astronomes grecs ne parlaient pas de sinus mais de cordes : la longueur du segment qui joint les deux extrémités d’un arc. Hipparque, au IIe siècle av. J.-C., aurait dressé une première table de cordes, aujourd’hui perdue. Celle de Ptolémée, dans l’Almageste (IIe siècle de notre ère), nous est parvenue ; elle utilise un cercle de 120 parties de diamètre, et non de rayon 1.
Les traités d’astronomie indiens de l’époque Gupta, comme l’Aryabhatiya, travaillent avec la demi-corde, appelée jyā : c’est l’ancêtre direct du sinus. Le mot est passé en arabe, puis en latin, où une lecture fautive de l’écriture arabe a donné sinus, qui signifie « pli » ou « baie ». Le mot cosinus apparaît comme abréviation de sinus complementi, le sinus du complément, dans le Canon triangulorum d’Edmund Gunter (1620).
Au XVIIIe siècle, notamment avec l’Introductio in analysin infinitorum de Leonhard Euler (1748), sinus et cosinus sont étudiés comme des fonctions d’un nombre réel. Sur un cercle de rayon 1, ce ne sont plus des longueurs liées à un cercle particulier, mais de simples nombres : c’est le point de vue du cercle trigonométrique enseigné aujourd’hui.
Ce que montre l’affiche
Le programme trace le cercle de rayon 1 et place les seize angles remarquables, multiples de et de ; chaque étiquette est une fraction de réduite par le calcul. Pour , il colore le triangle rectangle formé par le cosinus (sur l’axe horizontal), le sinus (à la verticale) et le rayon 1, et affiche leurs valeurs exactes, et , obtenues par le calcul puis contrôlées numériquement. Sous la formule, la deuxième ligne vérifie l’égalité pour cet angle : . Comme tous les dessins de la boutique, il est calculé par des programmes écrits pour l’atelier, à partir de la formule elle-même, et existe en quatre styles : Papier, Nuit, Bauhaus et Tableau noir.
Pour aller plus loin
- Sinus, cosinus et tangente : les mêmes nombres, définis par des rapports de longueurs dans un triangle rectangle, pour un angle aigu.
- Le théorème de Pythagore, qui démontre la formule.
- La formule d’Euler : le point du cercle trigonométrique associé à est le nombre complexe .
- Périmètre et aire du disque : le tour complet du cercle de rayon 1 mesure , d’où la mesure d’un tour en radians.
Vérifiée par le calcul
Les contrôles de cette formule
Avant d'imprimer l'affiche, un programme met la formule à l'épreuve. Voici ce qu'il a calculé (dernier passage le 11 octobre 2026) ; si un seul de ces contrôles échouait, l'affiche ne serait pas produite. Notre méthode
- cos²θ + sin²θ = 1 sur 10 000 angles tirés entre −1 000 et 1 000 radécart maximal 2.22e-16
- même identité avec cos et sin calculés par leurs séries entières (sans Math.cos ni Math.sin)écart maximal 2.22e-15 ; séries contre Math : 9.44e-14
- périodicité : cos(θ + 2π) = cos θ et sin(θ + 2π) = sin θ sur 10 000 anglesécart maximal 2.16e-14
- symétries : cos(−θ) = cos θ, sin(−θ) = −sin θ, sin(π − θ) = sin θ, cos(π − θ) = −cos θécart maximal 1.08e-14
- valeurs exactes des 16 angles remarquables (√ et fractions) = calcul, et cos² + sin² = 1 en fractionsécart maximal 4.44e-16
- cos π/3 = 1/2 (écrit \frac{1}{2})obtenu 0.5, attendu 0.5, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-15)
- sin π/6 = 1/2 (écrit \frac{1}{2})obtenu 0.5, attendu 0.5, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-15)
- cos π/4 = √2/2 (écrit \frac{\sqrt{2}}{2})obtenu 0.7071067811865476, attendu 0.7071067811865476, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-15)
- sin π/3 = √3/2 (écrit \frac{\sqrt{3}}{2})obtenu 0.8660254037844386, attendu 0.8660254037844386, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-15)
- cos π = −1 (écrit -1)obtenu -1, attendu -1, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-15)
- sin 3π/2 = −1 (écrit -1)obtenu -1, attendu -1, écart 0.00e+0 (tolérance 1e-15)
- écritures exactes : cos π/3 → \frac{1}{2}, sin π/3 → \frac{\sqrt{3}}{2}, cos 3π/4 → -\frac{\sqrt{2}}{2}
- rayon 2 : x² + y² = 4 ≠ 1, mais (x/2)² + (y/2)² = 1 (le rayon 1 est indispensable)
- les 16 points du dessin sont à la distance 1 du centreécart maximal 0.00e+0
Sources
Questions fréquentes
Comment passer des degrés aux radians ?
On multiplie par , car 180° correspondent à radians. Ainsi 45° valent radian, et un radian vaut environ 57,3°.
Comment retenir les valeurs remarquables du cercle trigonométrique ?
Pour 0, , , et , les sinus s’écrivent , , , et , soit 0, , , et 1 ; les cosinus sont les mêmes valeurs dans l’ordre inverse.
Pourquoi le rayon du cercle trigonométrique vaut-il 1 ?
Avec un rayon 1, les coordonnées du point sont exactement le cosinus et le sinus, et la longueur de l’arc parcouru est exactement la mesure de l’angle en radians. Avec un autre rayon , il faudrait tout diviser par .
Le cosinus ou le sinus peuvent-ils dépasser 1 ?
Non, pour un angle réel : ce sont les coordonnées d’un point d’un cercle de rayon 1, donc ils restent entre et . C’est aussi une conséquence de .
Où lit-on la tangente sur le cercle trigonométrique ?
Lorsque , . C’est l’ordonnée du point où la droite coupe la droite verticale tangente au cercle en , d’où son nom.



