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Rêves Vision
Première STI2D

Utiliser la périodicité du cosinus

Énoncé

Un capteur renvoie un signal modélisé par une fonction cosinus. Pour gagner du temps, on veut calculer cos(7π3)\cos\left(\dfrac{7\pi}{3}\right) en se ramenant à un angle compris entre 00 et 2π2\pi. On rappelle que la fonction cosinus est périodique de période 2π2\pi, donc cos(x+2π)=cos(x)\cos(x + 2\pi) = \cos(x) pour tout réel xx. 1) Écrire 7π3\dfrac{7\pi}{3} sous la forme π3+2π\dfrac{\pi}{3} + 2\pi. 2) En déduire cos(7π3)\cos\left(\dfrac{7\pi}{3}\right). 3) Calculer de même cos(13π3)\cos\left(\dfrac{13\pi}{3}\right).

Mode élève : cherche d'abord par toi-même (les coups de pouce sont là pour t'aider), puis passe en vue « Corrigé » pour vérifier.

Voir le corrigé détaillé
  1. 1. Décomposer l'angle

    On cherche à retrancher un tour complet, c'est-à-dire 2π=6π32\pi = \dfrac{6\pi}{3}. On écrit donc 7π3=π3+6π3=π3+2π\dfrac{7\pi}{3} = \dfrac{\pi}{3} + \dfrac{6\pi}{3} = \dfrac{\pi}{3} + 2\pi.
  2. 2. Appliquer la périodicité

    D'après la périodicité du cosinus, cos(x+2π)=cos(x)\cos(x + 2\pi) = \cos(x). Avec x=π3x = \dfrac{\pi}{3} : cos(7π3)=cos(π3+2π)=cos(π3)\cos\left(\dfrac{7\pi}{3}\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3} + 2\pi\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right). Or cos(π3)=12\cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2} (valeur remarquable), donc cos(7π3)=12\cos\left(\dfrac{7\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2}.
  3. 3. Reprendre la méthode avec deux tours

    On décompose 13π3\dfrac{13\pi}{3} en retranchant cette fois deux tours, soit 4π=12π34\pi = \dfrac{12\pi}{3} : 13π3=π3+12π3=π3+4π\dfrac{13\pi}{3} = \dfrac{\pi}{3} + \dfrac{12\pi}{3} = \dfrac{\pi}{3} + 4\pi. En appliquant deux fois la périodicité, cos(13π3)=cos(π3)=12\cos\left(\dfrac{13\pi}{3}\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2}. En retranchant un nombre entier de tours, on obtient cos(7π3)=cos(π3)=12\cos\left(\dfrac{7\pi}{3}\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2} et cos(13π3)=cos(π3)=12\cos\left(\dfrac{13\pi}{3}\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2}.
Réponse finale
cos(7π3)=cos(π3+2π)=cos(π3)=12;cos(13π3)=cos(π3)=12\cos\left(\dfrac{7\pi}{3}\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3} + 2\pi\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2} \quad ; \quad \cos\left(\dfrac{13\pi}{3}\right) = \cos\left(\dfrac{\pi}{3}\right) = \dfrac{1}{2}

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