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Mathématiques · 3eDNB

Effet d'une transformation sur longueurs et aires : cours de 3e

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Symétrie axiale, translation et rotation déplacent ou retournent une figure sans la déformer : longueurs et aires restent les mêmes.
  • Une homothétie de rapport kk multiplie toutes les longueurs par ∣k∣|k| : agrandissement si ∣k∣>1|k|>1, réduction si ∣k∣<1|k|<1.
  • Une homothétie de rapport kk multiplie les aires par k2k^2 (et les volumes par ∣k∣3|k|^3) : l'aire ne se multiplie pas par kk.
  • Pour trouver un rapport à partir de deux aires, on prend la racine carrée du quotient des aires.
  • Les angles ne changent pas : seules les longueurs, aires et volumes sont modifiés par l'homothétie.

Pourquoi se demander ce que devient une figure

Quand on transforme une figure, on peut se poser deux questions : où va-t-elle, et que deviennent ses mesures ? Tu as déjà rencontré les rotations et les homothéties ; ce cours rassemble ce qu'elles, et les autres transformations, font aux longueurs et aux aires.

Le programme de 3e demande de calculer des longueurs, des aires et des volumes à l'aide des formules usuelles 1 et de comprendre l'effet de quelques transformations sur les figures géométriques 1. C'est exactement l'objet de ce chapitre, et c'est un thème classique du DNB : on te donne une figure, une transformation, et on te demande l'aire ou une longueur de l'image.

Un résultat guide toute la leçon : certaines transformations ne changent ni les longueurs ni les aires (elles déplacent la figure), tandis que d'autres changent la taille (l'homothétie agrandit ou réduit). Pour ces dernières, longueurs et aires ne sont pas modifiées de la même façon, et c'est là que se cachent les erreurs.

Les transformations qui conservent tout

Des documents de formation consacrés aux transformations rappellent la conservation des longueurs et des aires par la symétrie orthogonale (la symétrie axiale que tu connais) 2. Ils soulignent aussi que l'aire reste invariante quand on change la position ou l'orientation de la figure, même si son aspect d'ensemble paraît différent 2. Cela couvre les deux gestes qui consistent à faire glisser la figure (translation) et à la faire tourner (rotation).

On peut le comprendre avec une feuille de papier calque. Tu décalques un triangle, puis tu fais glisser le calque, tu le fais pivoter autour d'un point, ou tu le retournes autour d'une droite. À aucun moment le calque ne s'étire : le triangle décalqué se superpose exactement à l'original. Ses côtés, ses angles, la quantité de surface qu'il recouvre sont donc les mêmes.

Pour un calcul, cela veut dire qu'on peut ne pas chercher à reconstruire l'image : il suffit de reprendre les mesures de la figure de départ.

L'homothétie et les longueurs

L'homothétie et les aires : le carré du rapport

C'est le point qui piège le plus d'élèves. Si les longueurs sont multipliées par kk, on est tenté de multiplier aussi l'aire par kk. C'est faux, parce qu'une aire fait intervenir deux longueurs : une largeur et une hauteur.

Démonstration · Pourquoi $k^2$ (cas du rectangle)

Un rectangle de longueur LL et de largeur ℓ\ell a pour aire L×ℓL \times \ell.

Après une homothétie de rapport kk, ses dimensions deviennent ∣k∣L|k| L et ∣k∣ℓ|k| \ell. Son aire est donc :

∣k∣L×∣k∣ℓ=∣k∣2×Lℓ=k2×Lℓ|k| L \times |k| \ell = |k|^2 \times L \ell = k^2 \times L\ell

L'aire est multipliée par k2k^2. Une figure quelconque peut être découpée en petits carrés ou en triangles, tous multipliés par k2k^2 ; on retrouve donc le même coefficient pour l'aire totale.

Effet des transformations sur les mesures
TransformationLongueursAnglesAires
Symétrie axialeConservéesConservésConservées
TranslationConservéesConservésConservées
RotationConservéesConservésConservées
Homothétie de rapport k× |k|Conservés× k²
Effet des transformations sur les mesures · Résumé des effets

Retrouver le rapport à partir des aires

Parfois on te donne les aires avant et après et on te demande le rapport. Comme l'aire est multipliée par k2k^2, on retrouve kk avec une racine carrée.

Aires, unités et volumes

Le programme prévoit des changements d'unités pour les longueurs et pour les aires 2, ainsi que l'usage des formules d'aires et de volumes 2. Le lien avec ce chapitre est direct : le même raisonnement que pour le rapport d'une homothétie explique les conversions d'unités d'aire.

Méthode générale et problème complet

Exercices corrigés

Exercice 1 Rotation puis agrandissement

★☆☆Environ 6 min

Un triangle ABCABC a une aire de 12 cm². On lui applique une symétrie axiale, puis une homothétie de rapport 2. Quelle est l'aire du triangle obtenu, en cm² ?

Indice 1

La symétrie axiale ne change pas l'aire.

Indice 2

Pour l'homothétie, l'aire est multipliée par k2k^2.

Voir la correction pas à pas
  1. La symétrie axiale conserve les aires : l'aire reste 12 cm².

  2. L'homothétie de rapport 2 multiplie les aires par 22=42^2 = 4.

  3. Aire finale : 12×4=4812 \times 4 = 48 cm².

L'aire finale est 48 cm². Les longueurs auraient seulement doublé.

Exercice 2 Réduction d'une figure

★★☆Environ 8 min

Une figure a un périmètre de 30 cm et une aire de 52 cm². On la réduit par une homothétie de rapport 0,5. Quelle est l'aire de la figure réduite, en cm² ?

Indice 1

Le périmètre est multiplié par 0,5, mais la question porte sur l'aire.

Indice 2

Calcule 0,520{,}5^2.

Voir la correction pas à pas
  1. Le rapport est k=0,5k = 0{,}5, donc k2=0,25k^2 = 0{,}25.

  2. L'aire est multipliée par 0,25.

  3. Aire réduite : 52×0,25=1352 \times 0{,}25 = 13 cm².

L'aire réduite est 13 cm² (le périmètre serait de 15 cm). Diviser l'aire par 2 donnerait 26 cm², résultat erroné.

Exercice 3 Retrouver le rapport

★★☆Environ 8 min

Un motif a une aire de 20 cm². Après agrandissement par une homothétie de rapport positif, son aire est de 180 cm². Quel est le rapport kk de l'homothétie ?

Indice 1

Calcule le quotient des deux aires : il vaut k2k^2.

Indice 2

Prends la racine carrée.

Voir la correction pas à pas
  1. Quotient des aires : 18020=9\dfrac{180}{20} = 9.

  2. Donc k2=9k^2 = 9.

  3. Comme k>0k > 0 : k=9=3k = \sqrt{9} = 3.

Le rapport est 3. Les longueurs sont multipliées par 3, les aires par 9.

Exercice 4 Un disque agrandi

★★★Environ 10 min

Un disque a pour rayon 4 cm. On lui applique une homothétie de rapport 1,5. Calcule l'aire du disque obtenu, arrondie au dixième de cm².

Indice 1

Calcule d'abord le nouveau rayon.

Indice 2

L'aire d'un disque est πr2\pi r^2.

Voir la correction pas à pas
  1. Nouveau rayon : 4×1,5=64 \times 1{,}5 = 6 cm.

  2. Aire : π×62=36π\pi \times 6^2 = 36\pi cm².

  3. Valeur approchée : 36π≈113,136\pi \approx 113{,}1 cm².

L'aire vaut environ 113,1 cm². On aurait aussi pu calculer 16π×1,52=36π16\pi \times 1{,}5^2 = 36\pi.

Quiz

7 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Une symétrie axiale transforme un rectangle d'aire 35 cm². Quelle est l'aire de l'image ?

  2. Une homothétie de rapport 3 multiplie les aires par :

  3. Une réduction multiplie les longueurs par 15\frac{1}{5}. Par quel coefficient les aires sont-elles multipliées ?

  4. Une rotation modifie l'aire d'une figure.

  5. Une figure d'aire 8 cm² a pour image une figure d'aire 72 cm² par une homothétie de rapport positif. Quel est le rapport ?

  6. Une homothétie de rapport −2-2 est appliquée à un segment de 7 cm. Quelle est la longueur de l'image, en cm ?

  7. Une homothétie conserve les angles.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi l'aire est-elle multipliée par k² et non par k ?

Une aire se calcule avec deux dimensions (longueur et largeur, ou base et hauteur). Chacune est multipliée par ∣k∣|k|, donc leur produit l'est par ∣k∣×∣k∣=k2|k| \times |k| = k^2. Un carré de 3 cm de côté agrandi avec k=2k=2 se découpe en 4 petits carrés identiques, pas en 2.

Une rotation ou une symétrie change-t-elle les longueurs ?

Non. La symétrie axiale conserve les longueurs et les aires 2, et l'aire ne dépend ni de la position ni de l'orientation de la figure 2. Ces transformations déplacent ou retournent la figure sans l'étirer.

Comment savoir si c'est un agrandissement ou une réduction ?

Regarde la valeur absolue du rapport : ∣k∣>1|k|>1 donne un agrandissement, ∣k∣<1|k|<1 une réduction. Le signe de kk ne joue que sur la position de l'image par rapport au centre.

Que faire si l'énoncé donne les aires en m² et demande des cm² ?

Convertis en mettant le facteur de conversion au carré : 1 m2=100×100=10 000 cm21 \text{ m}^2 = 100 \times 100 = 10\,000 \text{ cm}^2. Le programme prévoit ces changements d'unités pour les longueurs et les aires 2. Ne te contente pas de multiplier par 100.

Ce chapitre tombe-t-il au DNB ?

Le programme de 3e demande d'étudier l'effet de transformations sur les figures et de calculer longueurs, aires et volumes 1. Les sujets mêlent souvent agrandissement ou réduction et calcul d'aire : retiens bien le coefficient k2k^2.

Sources

Programme visé : 3e Mathématiques - Attendus de fin d'année · Éduscol - Ministère de l'Éducation nationale

  1. 3e Mathématiques - Attendus de fin d'année, Éduscol - Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 6 novembre 2026.
  2. Ressources IREM - Transformations géométriques, IREM Université Grenoble Alpes. Consulté le 6 novembre 2026.

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