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Trigonométrie réciproque

Relations fondamentales (1)\left(1\right) - Exercice 3

20 min
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Question 1

Soit xx un nombre réel.
Pour 1x1-1 \leqslant x \leqslant 1, déterminer une expression simplifiée de cos(arcsin(x))\cos\big( \arcsin(x) \big).

Correction
Si 1x1-1 \leqslant x \leqslant 1 alors π2arcsin(x)π2-\dfrac{\pi}{2} \leqslant \arcsin(x) \leqslant \dfrac{\pi}{2}. Ceci implique que cos(arcsin(x))0\cos\big( \arcsin(x) \big) \geqslant 0. Dans ce cas, on peut écrire que :
cos(arcsin(x))=(cos(arcsin(x)))2\cos\big( \arcsin(x) \big) = \sqrt{\left( \cos\big( \arcsin(x) \big) \right)^2}
Ce qui nous donne :
cos(arcsin(x))=1(sin(arcsin(x)))2\cos\big( \arcsin(x) \big) = \sqrt{1 - \left( \sin\big( \arcsin(x) \big) \right)^2}
Comme 1x1-1 \leqslant x \leqslant 1 on a donc sin(arcsin(x))=x\sin\big( \arcsin(x) \big) = x. Finalement, on obtient :
x[1; 1],cos(arcsin(x))=1x2\forall x \in [-1 \,;\ 1], \,\, \cos\big( \arcsin(x) \big) = \sqrt{1-x^2}

Question 2

Pour 1<x<1-1 < x < 1, déterminer une expression simplifiée de tan(arcsin(x))\tan\big( \arcsin(x) \big).

Correction
Si 1<x<1-1 < x < 1 alors π2<arcsin(x)<π2-\dfrac{\pi}{2} < \arcsin(x) < \dfrac{\pi}{2}. Ceci implique que tan(arcsin(x))R\tan\big( \arcsin(x) \big) \in \mathbb{R}. Dans ce cas, on peut écrire que :
tan(arcsin(x))=sin(arcsin(x))cos(arcsin(x))=sin(arcsin(x))(cos(arcsin(x)))2=sin(arcsin(x))1(sin(arcsin(x)))2\tan\big( \arcsin(x) \big) = \dfrac{\sin\big( \arcsin(x) \big)}{\cos\big( \arcsin(x) \big)} = \dfrac{\sin\big( \arcsin(x) \big)}{\sqrt{\left( \cos\big( \arcsin(x) \big) \right)^2}} = \dfrac{\sin\big( \arcsin(x) \big)}{\sqrt{1 - \left( \sin\big( \arcsin(x) \big) \right)^2}}
Comme 1<x<1-1 < x < 1 on a donc sin(arcsin(x))=x\sin\big( \arcsin(x) \big) = x. Finalement, on obtient :
x]1; 1[,tan(arcsin(x))=x1x2\forall x \in ]-1 \,;\ 1[, \,\, \tan\big( \arcsin(x) \big) = \dfrac{x}{\sqrt{1-x^2}}