Guides · mis à jour le 11/10/2026
Formules d’aire, de périmètre et de volume : le formulaire de géométrie complet
L’aire d’un rectangle vaut , celle d’un triangle , celle d’un disque ; le volume d’un prisme ou d’un cylindre vaut l’aire de la base multipliée par la hauteur, et celui d’une pyramide ou d’un cône le tiers de ce produit. Ce formulaire rassemble toutes les formules usuelles de géométrie plane et dans l’espace, en tableaux, avec leurs notations et des exemples calculés.
En bref
- Disque de rayon : périmètre , aire ; boule : volume , aire de la sphère .
- Triangle : aire ; trapèze : ; losange : .
- Prisme et cylindre : volume = aire de la base × hauteur ; pyramide et cône : le tiers de ce produit.
- 1 dm³ = 1 L, 1 m³ = 1 000 L et 1 m² = 10 000 cm².
- Chaque formule de cette page a été contrôlée par un calcul indépendant : comptage de points, maillage ou intégration numérique.
Quelles sont les formules d’aire et de périmètre des figures planes ?
Le périmètre est la longueur du contour d’une figure ; il s’exprime dans une unité de longueur (cm, m). L’aire est la mesure de la surface qu’elle couvre ; elle s’exprime en unités d’aire (cm², m²). Toutes les longueurs d’un même calcul doivent être dans la même unité.
| Figure | Périmètre | Aire | Notations |
|---|---|---|---|
| Carré | : côté | ||
| Rectangle | : longueur, : largeur | ||
| Parallélogramme | , : côtés ; : hauteur relative au côté | ||
| Triangle | : côté pris pour base ; : hauteur relative à ce côté | ||
| Trapèze | somme des 4 côtés | , : les deux bases parallèles ; : distance entre elles | |
| Losange | : côté ; , : diagonales | ||
| Disque (cercle) | : rayon (diamètre ) | ||
| Couronne | , : rayons extérieur et intérieur | ||
| Secteur angulaire | : angle au centre en radians | ||
| Ellipse | pas de formule simple (voir plus bas) | , : demi-axes |
La page de l’aire d’un triangle explique pourquoi on divise par 2, et celle du périmètre et de l’aire du disque d’où vient le nombre . Les deux ont une calculatrice : aire d’un triangle, cercle et disque.
Quelles formules complètent ce tableau ?
Quelques formules évitent de chercher une hauteur ou une diagonale :
- Diagonale d’un carré de côté : . Diagonale d’un rectangle : , par le théorème de Pythagore.
- Côté d’un losange connaissant ses diagonales : , car les diagonales se coupent à angle droit en leur milieu.
- Triangle équilatéral de côté : hauteur , aire .
- Triangle connu par deux côtés et l’angle compris : (voir sinus, cosinus et tangente). De même, un parallélogramme de côtés et formant un angle a pour aire .
- Triangle connu par ses trois côtés : formule de Héron, , où est le demi-périmètre.
Dans un triangle, la hauteur n’est pas un côté (sauf dans un triangle rectangle) : c’est la distance du sommet à la droite qui porte la base. Dans un triangle qui a un angle obtus, son pied peut tomber hors de la base.
Quelle est la formule de l’aire d’un secteur et de la longueur d’un arc ?
Un secteur angulaire est une « part de tarte » de rayon et d’angle au centre . Tout est proportionnel à l’angle : le secteur est la fraction du disque.
| Grandeur | Angle en radians | Angle en degrés |
|---|---|---|
| Longueur de l’arc | ||
| Aire du secteur | ||
| Périmètre du secteur |
Exemple. Un secteur de rayon 5 cm et d’angle 72° (un cinquième de tour) a pour aire cm², et son arc mesure cm.
Et le périmètre d’une ellipse ?
L’aire d’une ellipse de demi-axes et vaut exactement ; avec , on retrouve l’aire du disque. Son périmètre, en revanche, n’a pas de formule exacte avec les fonctions usuelles : il s’exprime par une intégrale dite elliptique (MathWorld (nouvel onglet)). Une approximation due à Ramanujan est très précise :
Quand le petit demi-axe dépasse le tiers du grand (), l’écart avec la valeur exacte reste inférieur à 0,01 %.
Quelles sont les formules de volume des solides ?
Le volume se mesure en unités de volume (cm³, m³) ; l’aire latérale est celle des faces ou de la surface courbe, sans les bases ; l’aire totale y ajoute les bases.
| Solide | Volume | Aire latérale | Aire totale |
|---|---|---|---|
| Cube d’arête | |||
| Pavé droit | |||
| Prisme droit | |||
| Cylindre de révolution | |||
| Pyramide | régulière : | latérale | |
| Cône de révolution | |||
| Boule et sphère | — |
Notations : est l’aire de la base, son périmètre, la hauteur (distance perpendiculaire entre les bases, ou du sommet au plan de la base), le rayon. Pour le cône, est la génératrice (la longueur du bord, du sommet au cercle de base). Pour une pyramide régulière, est l’apothème, la hauteur d’une face latérale issue du sommet ; pour une base carrée de côté , .
D’autres longueurs utiles : la diagonale d’un cube vaut , celle d’un pavé droit .
Les formules de volume du prisme et de la pyramide restent vraies pour un prisme penché ou une pyramide dont le sommet n’est pas au-dessus du centre, à condition de prendre la hauteur perpendiculaire à la base. La page du volume de la sphère raconte comment Archimède a obtenu , et propose une calculatrice.
Pourquoi divise-t-on par 3 pour le cône et la pyramide ?
Coupons un solide en tranches horizontales très fines. Dans un prisme ou un cylindre, toutes les tranches ont la même aire que la base, d’où . Dans une pyramide ou un cône, la tranche à mi-hauteur est une réduction de la base de rapport , donc d’aire de la base ; plus généralement, à la hauteur , l’aire vaut . En additionnant ces tranches, c’est-à-dire en intégrant, on obtient
Deux solides dont toutes les tranches à la même hauteur ont la même aire ont le même volume : c’est le principe de Cavalieri (nouvel onglet). On peut aussi le voir sans calcul : un cube se découpe en trois pyramides identiques à base carrée, qui ont pour sommet commun l’un des coins du cube ; chacune a donc le tiers de son volume.
Un exemple : cylindre, cône et boule de même rayon
Prenons un rayon cm et une hauteur cm.
- Cylindre : cm³, soit environ 0,503 L. Aire latérale : cm² ; aire totale : cm².
- Cône de même base et de même hauteur : cm³, le tiers du cylindre. Sa génératrice vaut cm, et son aire latérale cm².
- Boule de rayon 4 cm : cm³ ; la sphère a pour aire cm².
Le cylindre dans lequel cette boule tient tout juste a une hauteur de 8 cm, donc un volume de cm³ : la boule en occupe exactement les deux tiers. C’est la figure qu’Archimède aurait demandé de graver sur sa tombe.
Comment convertir les unités d’aire et de volume ?
Un mètre vaut 100 cm, donc un mètre carré vaut cm² et un mètre cube cm³ : on élève le facteur de conversion au carré pour les aires, au cube pour les volumes.
| Conversion | Valeur |
|---|---|
| 1 m² | 100 dm² = 10 000 cm² |
| 1 hectare (ha) | 10 000 m² |
| 1 m³ | 1 000 dm³ = 1 000 L |
| 1 dm³ | 1 L = 1 000 cm³ |
| 1 cm³ | 1 mL |
Le litre n’est pas une unité du Système international, mais son usage avec lui est accepté ; il vaut exactement 1 dm³ (brochure du SI, BIPM (nouvel onglet)).
Quelles sont les erreurs les plus fréquentes ?
- Confondre rayon et diamètre : les formules du disque, du cylindre, du cône et de la boule utilisent le rayon, la moitié du diamètre.
- Prendre un côté oblique pour la hauteur dans un triangle, un parallélogramme, un trapèze, une pyramide ou un cône : la hauteur se mesure toujours perpendiculairement.
- Oublier le 3 du cône et de la pyramide, ou le de la boule.
- Mélanger les unités : des centimètres et des mètres dans un même calcul donnent un résultat faux d’un facteur 100 (ou 10 000 pour une aire).
- Confondre aire latérale et aire totale : un cylindre ouvert (un tuyau) n’a que son aire latérale.
Comment ces formules ont-elles été vérifiées ?
Pour éviter toute coquille, chaque ligne de ce formulaire a été confrontée par un programme à un calcul indépendant, sur des dimensions tirées au hasard : les aires en comptant les points d’une grille très fine qui tombent dans la figure, les périmètres et les aires de surfaces courbes en les remplaçant par des polygones ou des maillages de plusieurs millions de triangles, les volumes en comptant de petits cubes et en intégrant les sections. Tous les résultats concordent avec les formules.
Pour aller plus loin
- Les angles et les rapports de longueurs du triangle sont réunis dans le formulaire de trigonométrie.
- Le passage de l’aire au volume par des tranches est le cœur du théorème fondamental de l’analyse ; les primitives utiles sont dans le tableau des dérivées et primitives.
- Le théorème de Pythagore donne toutes les diagonales et la génératrice du cône.
- Les dessins du disque, de la sphère et du triangle existent en affiche dans nos affiches mathématiques, en style Bauhaus, Papier, Nuit ou Tableau noir : un choix fréquent pour un cadeau de prof de maths.
Pour en savoir plus : l’article Aire (géométrie) (nouvel onglet) de Wikipédia, et les pages Cone (nouvel onglet) et Sphere (nouvel onglet) de MathWorld.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre le périmètre et l’aire ?
Le périmètre est la longueur du contour d’une figure, en cm ou en m ; l’aire est la mesure de la surface intérieure, en cm² ou en m². Un rectangle de 6 cm sur 4 cm a un périmètre de 20 cm et une aire de 24 cm².
Comment calculer le volume d’un cylindre en litres ?
On calcule avec le rayon et la hauteur en décimètres : le résultat est en dm³, c’est-à-dire en litres. Un cylindre de 4 cm de rayon et 10 cm de haut contient cm³, soit environ 0,5 L.
Quelle est la formule du volume d’une pyramide ?
Le volume d’une pyramide est le tiers du produit de l’aire de sa base par sa hauteur : . La hauteur est la distance perpendiculaire du sommet au plan de la base, que la pyramide soit droite ou non.
Comment calculer l’aire d’un trapèze ?
On fait la moyenne des deux bases parallèles et on la multiplie par la hauteur : . Un trapèze de bases 8 cm et 5 cm et de hauteur 4 cm a une aire de 26 cm².
Pourquoi le volume d’un cône est-il le tiers de celui du cylindre ?
Parce que ses tranches horizontales rétrécissent comme le carré de la distance au sommet ; en les additionnant, on obtient exactement un tiers du volume du cylindre de même base et de même hauteur. Le même raisonnement vaut pour la pyramide et le prisme.
Comment calculer l’aire d’un losange ?
On multiplie les longueurs des deux diagonales et on divise par 2 : . Un losange de diagonales 6 cm et 4 cm a une aire de 12 cm² et des côtés de cm.






