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Mathématiques · 5e

Démontrer en géométrie : exercices corrigés de 5e

Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Une démonstration part des données de l'énoncé, applique une propriété précise et aboutit à une conclusion.
  • Chaque étape suit le modèle : je sais que… ; or on sait que (propriété)… ; donc…
  • Pour une propriété générale sur des nombres, on utilise une lettre (par exemple nn) à la place d'un exemple.
  • Un dessin aide à chercher, mais il ne prouve rien : seul l'enchaînement d'arguments compte.
  • Vérifie toujours que les hypothèses de la propriété utilisée sont bien toutes établies.

Comment utiliser ces exercices

Au cycle 4, la géométrie sert à t'entraîner au raisonnement : on t'apprend à justifier ce que tu avances plutôt qu'à te fier au dessin.1 Une démonstration enchaîne des arguments logiques, chacun appuyé sur une propriété.1 Les exercices ci-dessous suivent cette idée, du plus simple au plus délicat.

Au niveau de la 5e, on attend aussi que tu utilises une lettre pour exprimer une propriété générale et la démontrer, par exemple pour des entiers consécutifs.2 On attend enfin que tu saches démontrer qu'un quadrilatère est un parallélogramme à partir d'une configuration donnée.2

Les exercices

Exercice 1 Somme de deux entiers consécutifs

★☆☆Environ 8 min

Deux entiers sont consécutifs quand le second est égal au premier plus 1. Démontre que la somme de deux entiers consécutifs est toujours un nombre impair.

On rappelle qu'un nombre pair s'écrit 2k2k avec kk entier, et qu'un nombre impair s'écrit 2k+12k+1.

Indice 1

Appelle nn le premier entier : comment s'écrit le suivant ?

Indice 2

Additionne, puis cherche à factoriser pour faire apparaître un multiple de 2.

Voir la correction pas à pas
  1. Soit nn un entier quelconque. Son consécutif est n+1n+1.

  2. La somme vaut n+(n+1)n+(n+1).

  3. On réduit : n+(n+1)=2n+1n+(n+1)=2n+1.

  4. Comme nn est un entier, 2n+12n+1 s'écrit sous la forme 2k+12k+1 avec k=nk=n.

  5. Conclusion : la somme de deux entiers consécutifs est impaire, quel que soit nn.

La lettre nn représente n'importe quel entier : c'est ce qui rend la preuve générale, contrairement à quelques essais numériques.2

Exercice 2 Le triangle est-il isocèle ?

★☆☆Environ 10 min

Un triangle ABCABC a un angle A^=50∘\widehat{A}=50^\circ et un angle B^=65∘\widehat{B}=65^\circ.

On admet deux propriétés :

  • la somme des angles d'un triangle est 180∘180^\circ ;
  • si un triangle a deux angles de même mesure, alors il est isocèle et les côtés opposés à ces angles ont même longueur.

Calcule la mesure de C^\widehat{C}, puis justifie la nature du triangle.

Indice 1

Utilise d'abord la somme des angles pour trouver C^\widehat{C}.

Indice 2

Compare ensuite deux angles du triangle.

Voir la correction pas à pas
  1. On sait que A^=50∘\widehat{A}=50^\circ et B^=65∘\widehat{B}=65^\circ.

  2. Or la somme des angles d'un triangle vaut 180∘180^\circ.

  3. Donc C^=180−50−65=65∘\widehat{C}=180-50-65=65^\circ.

  4. On sait que B^=C^=65∘\widehat{B}=\widehat{C}=65^\circ.

  5. Or un triangle qui a deux angles égaux est isocèle.

  6. Donc ABCABC est isocèle en AA : AB=ACAB=AC.

Chaque étape utilise le résultat de la précédente : c'est l'enchaînement logique qui fait la démonstration. Le sommet principal est AA, car c'est le sommet opposé au côté [BC][BC].

Exercice 3 Somme de trois entiers consécutifs

★★☆Environ 10 min

Démontre que la somme de trois entiers consécutifs est toujours un multiple de 3.

Puis vérifie ton résultat sur un exemple de ton choix.

Indice 1

Choisis une lettre pour l'entier du milieu : l'écriture sera plus simple.

Indice 2

Un multiple de 3 s'écrit 3k3k avec kk entier.

Voir la correction pas à pas
  1. Soit nn l'entier du milieu. Les trois entiers consécutifs sont n−1n-1, nn et n+1n+1.

  2. Leur somme vaut (n−1)+n+(n+1)(n-1)+n+(n+1).

  3. On réduit : les termes −1-1 et +1+1 s'annulent, il reste n+n+n=3nn+n+n=3n.

  4. Comme nn est entier, 3n3n est un multiple de 3.

  5. Vérification avec 7, 8 et 9 : 7+8+9=24=3×87+8+9=24=3\times 8, ce qui est bien le triple de l'entier du milieu.

Le choix de la lettre compte : en prenant nn au milieu, le calcul se simplifie. Avec nn comme premier entier, on trouve 3n+3=3(n+1)3n+3=3(n+1), ce qui conclut aussi.2 Un exemple vérifie, mais seul le calcul littéral prouve.

Exercice 4 Angles alternes internes et parallélisme

★★☆Environ 12 min

Deux droites (d)(d) et (d′)(d') sont coupées par une sécante. Deux angles alternes internes ont pour mesures (4x+10)∘(4x+10)^\circ et (6x−30)∘(6x-30)^\circ.

On admet que si deux angles alternes internes sont égaux, alors les droites sont parallèles.

Trouve la valeur de xx pour laquelle (d)(d) et (d′)(d') sont parallèles, puis donne la mesure commune des deux angles.

Indice 1

Pour que les droites soient parallèles, quelle égalité faut-il écrire ?

Indice 2

Résous l'équation obtenue, puis remplace xx dans l'une des expressions.

Voir la correction pas à pas
  1. Pour que (d)∥(d′)(d)\parallel(d'), il suffit que les angles alternes internes soient égaux.

  2. On écrit : 4x+10=6x−304x+10=6x-30.

  3. On regroupe : 10+30=6x−4x10+30=6x-4x, soit 40=2x40=2x.

  4. Donc x=20x=20.

  5. Mesure commune : 4×20+10=90∘4\times 20+10=90^\circ, et 6×20−30=90∘6\times 20-30=90^\circ.

  6. Les deux angles valent 90∘90^\circ : les droites sont parallèles pour x=20x=20.

Les caractérisations angulaires du parallélisme, avec les angles alternes internes, font partie des outils de démonstration de la 5e.2 Ici, la vérification par les deux expressions confirme le calcul.

Exercice 5 Un quadrilatère est un parallélogramme

★★★Environ 15 min

Soit ABCDABCD un quadrilatère. Ses diagonales [AC][AC] et [BD][BD] se coupent en OO, et OO est le milieu de chacune d'elles. On donne AB=7AB=7 cm et BC=4BC=4 cm.

On admet :

  • un quadrilatère dont les diagonales ont le même milieu est un parallélogramme ;
  • dans un parallélogramme, les côtés opposés ont la même longueur.
  1. Démontre que ABCDABCD est un parallélogramme.
  2. Calcule son périmètre.
Indice 1

Relève ce que l'énoncé dit sur le point OO.

Indice 2

Quels côtés sont opposés à [AB][AB] et à [BC][BC] ?

Voir la correction pas à pas
  1. On sait que OO est le milieu de [AC][AC] et aussi le milieu de [BD][BD].

  2. Or un quadrilatère dont les diagonales ont le même milieu est un parallélogramme.

  3. Donc ABCDABCD est un parallélogramme.

  4. Dans un parallélogramme, les côtés opposés ont la même longueur : CD=AB=7CD=AB=7 cm et AD=BC=4AD=BC=4 cm.

  5. Le périmètre vaut AB+BC+CD+DA=7+4+7+4=22AB+BC+CD+DA=7+4+7+4=22 cm, soit 2×(7+4)2\times(7+4).

Démontrer qu'une figure est un parallélogramme à partir de sa configuration est un type de tâche attendu en 5e.2 Tu as utilisé la première propriété pour la nature de la figure, la seconde pour les longueurs.

Exercice 6 Parallélisme et symétrie centrale

★★★Environ 15 min

Soit ABCDABCD un parallélogramme de centre OO (point d'intersection des diagonales, milieu de [AC][AC] et de [BD][BD]).

On admet qu'une symétrie centrale transforme une droite en une droite qui lui est parallèle.

On considère la symétrie centrale de centre OO.

  1. Donne l'image des points AA et BB.
  2. Déduis-en l'image de la droite (AB)(AB).
  3. Démontre que (AB)∥(CD)(AB)\parallel(CD).
Indice 1

Le centre OO est le milieu de [AC][AC] : que devient AA ?

Indice 2

Une droite est déterminée par deux de ses points.

Voir la correction pas à pas
  1. Le point OO est le milieu de [AC][AC], donc le symétrique de AA par rapport à OO est CC.

  2. Le point OO est aussi le milieu de [BD][BD], donc le symétrique de BB est DD.

  3. Une droite est déterminée par deux de ses points : l'image de (AB)(AB) est la droite (CD)(CD).

  4. Or, propriété admise : une symétrie centrale transforme une droite en une droite qui lui est parallèle.

  5. Donc (AB)∥(CD)(AB)\parallel(CD).

Les effets des symétries axiale et centrale sur les figures font partie de ce qu'on étudie en 5e.2 Ici, c'est une propriété de la seule symétrie centrale qui sert d'argument : l'image d'une droite lui est parallèle.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi ne suffit-il pas de vérifier sur un exemple ?

Un exemple montre qu'une affirmation marche dans un cas, pas dans tous. Pour une propriété générale, on emploie une lettre à la place du nombre : la preuve vaut alors pour tous les entiers.2 La démonstration est aussi ce qui distingue la géométrie du raisonnement d'un simple dessin.1

Comment savoir quelle propriété utiliser ?

Pars de la conclusion voulue (par exemple « c'est un parallélogramme ») et cherche une propriété qui la donne. Regarde ensuite si ses conditions sont dans tes données. Si une condition manque, cherche d'abord à l'établir par une étape intermédiaire. Une propriété ne s'applique que si toutes ses conditions sont vérifiées.

Sources

Programme visé : Programme de mathématiques pour le cycle 4 (5e) : Espace et géométrie, Raisonnement · education.gouv.fr

  1. Programme de mathématiques pour le cycle 4 (5e) : Espace et géométrie, Raisonnement, education.gouv.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
  2. 5e Mathématiques : Attendus de fin d'année, eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
  3. MATHÉMATIQUES Espace et géométrie : Informer et accompagner, eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
  4. Intentions majeures : Raisonnement et démonstration, eduscol.education.fr. Consulté le 10 novembre 2026.
  5. Géométrie non euclidienne, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.
  6. Géométrie hyperbolique, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.

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