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Mathématiques (spécialité) · TerminaleBac

Équations et inéquations trigonométriques : cours de Tle

Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Une équation cos⁡x=a\cos x = a ou sin⁡x=a\sin x = a n'a de solution que si −1≤a≤1-1 \le a \le 1 ; sinon l'ensemble des solutions est vide.
  • cos⁡x=cos⁡a\cos x = \cos a équivaut à x=a+2kπx = a + 2k\pi ou x=−a+2kπx = -a + 2k\pi ; sin⁡x=sin⁡a\sin x = \sin a équivaut à x=a+2kπx = a + 2k\pi ou x=π−a+2kπx = \pi - a + 2k\pi (avec kk entier).
  • Pour une équation du second degré en cos⁡x\cos x ou sin⁡x\sin x, pose X=cos⁡xX = \cos x (ou X=sin⁡xX = \sin x), résous en XX, puis reviens à xx.
  • Pour une inéquation, repère les solutions de l'équation associée sur le cercle ou la courbe, puis lis l'arc ou les intervalles qui conviennent.
  • Termine toujours en gardant seulement les solutions qui appartiennent à l'intervalle demandé.

Introduction : de quoi parle ce chapitre ?

Tu connais déjà les fonctions sinus et cosinus : leurs courbes, leurs variations, leur périodicité. Ce chapitre te donne maintenant un outil pratique : résoudre une équation ou une inéquation dans laquelle l'inconnue xx est l'angle, par exemple 2cos⁡x=12\cos x = 1 ou sin⁡x>32\sin x > \frac{\sqrt{3}}{2}.

Le programme de Terminale demande de savoir résoudre une équation du type cos⁡(x)=a\cos(x) = a ainsi qu'une inéquation de la forme cos⁡(x)≤a\cos(x) \le a sur un intervalle donné 1. Les mêmes idées servent pour le sinus. On les retrouve au bac dans l'étude de fonctions, dans les problèmes de signe et dans les exercices de géométrie où un angle est inconnu.

Une équation de la forme g(x)=h(x)g(x) = h(x) se ramène toujours à une équation du type f(x)=0f(x) = 0, en posant f=g−hf = g - h 3. Ici, on va plus loin : on exploite la forme particulière des fonctions trigonométriques pour écrire toutes les solutions avec une formule, au lieu de se contenter d'approximations.

Le fil conducteur du chapitre tient en trois idées :

  • le cercle trigonométrique permet de voir les solutions ;
  • la périodicité permet de passer d'une solution à toutes les autres ;
  • la vérification sur l'intervalle demandé permet de ne garder que ce qui est utile.

Rappels indispensables : cercle, valeurs remarquables, périodicité

Valeurs remarquables du cosinus et du sinus
Angle $x$0π/6π/4π/3π/2
cos x1√3/2√2/21/20
sin x01/2√2/2√3/21
Valeurs remarquables du cosinus et du sinus · Les valeurs de cos et sin pour les angles usuels du premier quadrant.

Résoudre cos x = a

Résoudre cos⁡x=a\cos x = a, c'est chercher tous les points du cercle dont l'abscisse vaut aa. Ce type d'équation figure explicitement au programme de Terminale 1. Il faut d'abord se demander si de tels points existent, puis les repérer.

Démonstration · Pourquoi cette formule ?

La droite verticale d'abscisse cos⁡a\cos a coupe le cercle en deux points : le point MaM_a associé à aa et son symétrique par rapport à l'axe des abscisses, associé à −a-a (cosinus pair). Un point du cercle est associé à tous les réels qui diffèrent d'un multiple de 2π2\pi : un tour complet ramène au même point. Les réels dont le cosinus vaut cos⁡a\cos a sont donc exactement ceux de la forme a+2kπa + 2k\pi ou −a+2kπ-a + 2k\pi.

Résoudre sin x = a

Pour le sinus, on cherche les points du cercle dont l'ordonnée vaut aa. La droite horizontale d'ordonnée aa coupe le cercle en deux points symétriques par rapport à l'axe des ordonnées.

Démonstration · Pourquoi π − a ?

On a sin⁡(π−a)=sin⁡a\sin(\pi - a) = \sin a. Le point associé à π−a\pi - a est le symétrique de celui associé à aa par rapport à l'axe des ordonnées : il a la même ordonnée. Ce sont les deux seuls points du cercle de cette ordonnée, et on ajoute des tours complets (2kπ2k\pi) pour obtenir tous les réels associés.

Équations qui se ramènent aux deux types précédents

Les exercices du bac cachent rarement l'équation de base. Voici les transformations les plus utiles.

Choisir les solutions dans un intervalle

Un énoncé précise presque toujours l'intervalle : [0 ; 2π][0\,;\,2\pi], ]−π ; π]]-\pi\,;\,\pi], [0 ; π][0\,;\,\pi]… Le programme parle d'ailleurs de résolution « sur un intervalle » 1. Les formules donnent des solutions dans R\mathbb{R} entier ; ton travail est de trier.

Résoudre une équation trigonométriqueCinq étapes : identifier, ramener à une forme de base, écrire les familles, trier sur l'intervalle, conclure.1IdentifierRepère le type d'équation à résoudre.2RamenerÉcris cos(…) = cos(…) ou sin(…) = sin(…).3FamillesÉcris les deux familles avec 2kπ.4TrierGarde les valeurs de k utiles.5ConclureDonne S, rangé dans l'ordre croissant.
  1. IdentifierRepère le type d'équation à résoudre.
  2. RamenerÉcris cos(…) = cos(…) ou sin(…) = sin(…).
  3. FamillesÉcris les deux familles avec 2kπ.
  4. TrierGarde les valeurs de k utiles.
  5. ConclureDonne S, rangé dans l'ordre croissant.
Résoudre une équation trigonométrique · Les étapes à suivre pour tout exercice de ce chapitre.

Résoudre une inéquation trigonométrique

Les inéquations demandées au programme sont de la forme cos⁡x≤a\cos x \le a sur un intervalle 1. L'idée est la même qu'en seconde pour le signe d'une fonction : on résout d'abord l'équation associée, ce qui donne les frontières, puis on regarde de quel côté se trouvent les solutions.

Méthode complète et exemple rédigé

Erreurs fréquentes à éviter

Exercices corrigés

Exercice 1 Équation cos x = 1/2 sur un intervalle

★☆☆Environ 8 min

Résous dans [0 ; 4π][0\,;\,4\pi] l'équation 2cos⁡x−1=02\cos x - 1 = 0. Combien de solutions trouves-tu ?

Indice 1

Isole cos⁡x\cos x, puis cherche un angle connu dont le cosinus vaut 12\frac12.

Indice 2

Les deux familles sont π3+2kπ\frac{\pi}{3} + 2k\pi et −π3+2kπ-\frac{\pi}{3} + 2k\pi : cherche les valeurs de kk qui conviennent pour [0 ; 4π][0\,;\,4\pi].

Voir la correction pas à pas
  1. On isole : 2cos⁡x=12\cos x = 1, donc cos⁡x=12=cos⁡π3\cos x = \frac12 = \cos\frac{\pi}{3}.

  2. Les solutions dans R\mathbb{R} sont x=π3+2kπx = \frac{\pi}{3} + 2k\pi ou x=−π3+2kπx = -\frac{\pi}{3} + 2k\pi, avec k∈Zk \in \mathbb{Z}.

  3. Première famille : 0≤π3+2kπ≤4π0 \le \frac{\pi}{3} + 2k\pi \le 4\pi donne −16≤k≤116-\frac16 \le k \le \frac{11}{6}, donc k=0k = 0 ou k=1k = 1 : π3\frac{\pi}{3} et 7π3\frac{7\pi}{3}.

  4. Seconde famille : 0≤−π3+2kπ≤4π0 \le -\frac{\pi}{3} + 2k\pi \le 4\pi donne 16≤k≤136\frac16 \le k \le \frac{13}{6}, donc k=1k = 1 ou k=2k = 2 : 5π3\frac{5\pi}{3} et 11π3\frac{11\pi}{3}.

  5. On range : S={π3 ; 5π3 ; 7π3 ; 11π3}S = \left\{\frac{\pi}{3}\,;\,\frac{5\pi}{3}\,;\,\frac{7\pi}{3}\,;\,\frac{11\pi}{3}\right\}, soit 4 solutions.

Sur un intervalle de longueur 4π4\pi, on retrouve deux fois les deux solutions d'un tour : l'équation a 4 solutions.

Exercice 2 Somme des solutions de sin x = −1/2

★★☆Environ 10 min

On résout 2sin⁡x+1=02\sin x + 1 = 0 sur ]−π ; π]]-\pi\,;\,\pi]. Détermine les solutions, puis calcule leur somme (valeur décimale à 10−210^{-2} près).

Indice 1

Cherche un angle dont le sinus vaut −12-\frac12 : pense à −π6-\frac{\pi}{6}.

Indice 2

La deuxième famille est π−a+2kπ\pi - a + 2k\pi avec a=−π6a = -\frac{\pi}{6}.

Voir la correction pas à pas
  1. On isole : sin⁡x=−12=sin⁡(−π6)\sin x = -\frac12 = \sin\left(-\frac{\pi}{6}\right).

  2. Première famille : x=−π6+2kπx = -\frac{\pi}{6} + 2k\pi. Pour k=0k = 0, x=−π6x = -\frac{\pi}{6}, qui est dans ]−π ; π]]-\pi\,;\,\pi].

  3. Seconde famille : x=π+π6+2kπ=7π6+2kπx = \pi + \frac{\pi}{6} + 2k\pi = \frac{7\pi}{6} + 2k\pi. Pour k=−1k = -1, x=7π6−2π=−5π6x = \frac{7\pi}{6} - 2\pi = -\frac{5\pi}{6}, qui est dans l'intervalle.

  4. Les autres valeurs de kk donnent des réels hors de l'intervalle : S={−5π6 ; −π6}S = \left\{-\frac{5\pi}{6}\,;\,-\frac{\pi}{6}\right\}.

  5. Somme : −5π6−π6=−π≈−3,14-\frac{5\pi}{6} - \frac{\pi}{6} = -\pi \approx -3{,}14.

Les deux solutions sont symétriques par rapport à l'axe des ordonnées sur le cercle, ce qui donne une somme égale à −π-\pi ici. Le résultat est environ −3,14-3{,}14.

Exercice 3 Second degré en cos x

★★☆Environ 12 min

Résous dans [0 ; 2π[[0\,;\,2\pi[ l'équation 2cos⁡2x−3cos⁡x+1=02\cos^2 x - 3\cos x + 1 = 0. Donne le nombre de solutions.

Indice 1

Pose X=cos⁡xX = \cos x et résous 2X2−3X+1=02X^2 - 3X + 1 = 0.

Indice 2

Vérifie que chaque valeur de XX est dans [−1 ; 1][-1\,;\,1], puis résous les équations cos⁡x=Xi\cos x = X_i.

Voir la correction pas à pas
  1. Avec X=cos⁡xX = \cos x, on résout 2X2−3X+1=02X^2 - 3X + 1 = 0.

  2. Le discriminant est Δ=(−3)2−4×2×1=1\Delta = (-3)^2 - 4 \times 2 \times 1 = 1.

  3. Les racines sont X1=3−14=12X_1 = \frac{3 - 1}{4} = \frac12 et X2=3+14=1X_2 = \frac{3 + 1}{4} = 1, toutes deux dans [−1 ; 1][-1\,;\,1].

  4. cos⁡x=1\cos x = 1 donne x=0x = 0 sur [0 ; 2π[[0\,;\,2\pi[ ; cos⁡x=12\cos x = \frac12 donne π3\frac{\pi}{3} et 5π3\frac{5\pi}{3}.

  5. S={0 ; π3 ; 5π3}S = \left\{0\,;\,\frac{\pi}{3}\,;\,\frac{5\pi}{3}\right\} : l'équation a 3 solutions.

Le changement d'inconnue ramène un problème nouveau à deux équations de base. L'équation a bien 3 solutions, car 2π2\pi est exclu de l'intervalle.

Exercice 4 Inéquation cos x ≤ 1/2

★★★Environ 12 min

Résous dans [0 ; 2π][0\,;\,2\pi] l'inéquation cos⁡x≤12\cos x \le \frac12, puis calcule la longueur de l'intervalle solution (valeur décimale à 10−210^{-2} près).

Indice 1

Commence par résoudre cos⁡x=12\cos x = \frac12 sur [0 ; 2π][0\,;\,2\pi].

Indice 2

Place les deux points sur le cercle et repère l'arc situé à gauche de la droite d'abscisse 12\frac12.

Voir la correction pas à pas
  1. L'équation associée cos⁡x=12\cos x = \frac12 a pour solutions π3\frac{\pi}{3} et 5π3\frac{5\pi}{3} sur [0 ; 2π][0\,;\,2\pi].

  2. Sur le cercle, les points d'abscisse inférieure ou égale à 12\frac12 forment l'arc passant par le point d'angle π\pi, où le cosinus vaut −1-1.

  3. On en déduit S=[π3 ; 5π3]S = \left[\frac{\pi}{3}\,;\,\frac{5\pi}{3}\right], bornes incluses car l'inégalité est large.

  4. Test : cos⁡0=1>12\cos 0 = 1 > \frac12, donc 00 n'est pas solution, ce qui est cohérent avec 0<π30 < \frac{\pi}{3}.

  5. Longueur : 5π3−π3=4π3≈4,19\frac{5\pi}{3} - \frac{\pi}{3} = \frac{4\pi}{3} \approx 4{,}19.

L'ensemble solution est un seul intervalle de longueur 4π3\frac{4\pi}{3}, soit environ 4,194{,}19, c'est-à-dire les deux tiers d'un tour complet.

Quiz

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

  1. Quelles sont les solutions de cos⁡x=12\cos x = \frac12 dans [0 ; 2π][0\,;\,2\pi] ?

  2. L'équation sin⁡x=2\sin x = 2 possède au moins une solution réelle.

  3. Quelle est la deuxième famille de solutions de sin⁡x=sin⁡a\sin x = \sin a ?

  4. Quelles sont les solutions de cos⁡x=−22\cos x = -\frac{\sqrt{2}}{2} dans ]−π ; π]]-\pi\,;\,\pi] ? (Plusieurs réponses.)

    Plusieurs réponses possibles.

  5. Combien de solutions l'équation sin⁡x=13\sin x = \frac13 possède-t-elle dans [0 ; 2π][0\,;\,2\pi] ?

  6. Quel est l'ensemble des solutions de cos⁡x≤0\cos x \le 0 dans [0 ; 2π][0\,;\,2\pi] ?

  7. Quelles sont les solutions de cos⁡(2x)=12\cos(2x) = \frac12 dans [0 ; π][0\,;\,\pi] ?

Les questions qu'on se pose

Comment savoir si une équation trigonométrique a des solutions ?

Regarde d'abord la valeur du second membre. Pour cos⁡x=a\cos x = a ou sin⁡x=a\sin x = a, il faut −1≤a≤1-1 \le a \le 1, sinon il n'y a aucune solution. Après un changement d'inconnue X=cos⁡xX = \cos x, applique le même test à chaque racine trouvée avant de continuer.

Faut-il toujours passer par le cercle trigonométrique ?

Non, mais c'est le moyen le plus sûr de ne pas oublier une famille de solutions. Les formules suffisent pour les équations. Pour les inéquations, un petit schéma du cercle ou de la courbe évite presque toutes les erreurs de sens.

Quelle différence entre résoudre dans ℝ et dans un intervalle ?

Dans R\mathbb{R}, on donne les familles de solutions avec k∈Zk \in \mathbb{Z} : il y en a une infinité. Dans un intervalle, on donne une liste finie, obtenue en testant les valeurs de kk qui placent la solution dans l'intervalle.

Comment passer de cos x ≤ a à des intervalles sans me tromper ?

Résous d'abord l'équation associée sur l'intervalle demandé pour avoir les frontières. Teste ensuite un point entre deux frontières consécutives : si l'inégalité est vraie en ce point, tout l'intervalle correspondant est solution. Cette vérification vaut mieux que de deviner le sens à partir d'un croquis.

Que faut-il connaître par cœur pour le bac ?

Les valeurs remarquables de cosinus et de sinus en 00, π6\frac{\pi}{6}, π4\frac{\pi}{4}, π3\frac{\pi}{3}, π2\frac{\pi}{2} et leurs symétriques, ainsi que les deux familles de solutions pour cos⁡x=cos⁡a\cos x = \cos a et sin⁡x=sin⁡a\sin x = \sin a. Le reste (changement d'inconnue, factorisation, lecture du cercle) se reconstruit avec la méthode.

Sources

  1. Programme officiel annexe - Fonctions trigonométriques et équations/inéquations, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
  2. Édubase - Ressource générale Trigonométrie, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
  3. Équation, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.

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