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Géométrie dans l’espace

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Géométrie dans l'espace

I. Parallélépipède rectangle

Un parallélépipède rectangle ou pavé droit est un solide ayant six faces rectangles superposables deux à deux ; huit sommets et douze arêtes.                     

En ouvrant un pavé droit, on obtient son développement ou son patron.

Le cube est un pavé droit dont les faces sont des carrés. 
La droite $\rm (AE)$ est perpendiculaire à la fois à $\rm (EH)$ et $\rm (EF)$. La droite $\rm (HG)$ est contenue dans un même plan que $\rm (EH)$ et $\rm (EF)$. On dit que les droites $\rm (AE)$ et $\rm (HG)$ sont orthogonales.

Deux droites perpendiculaires (comme $\rm (AE)$ et $\rm (EH)$) sont également orthogonales.

Deux droites orthogonales ne sont pas toujours perpendiculaires.

Si les arêtes d’un pavé droit mesurent respectivement $a$, $b$ et $c$ comme l’indique la figure :

Alors le volume $\rm V$ de ce pavé droit s’écrit : 

$\mathrm V = a \times b \times c = \text{aire d’une base} \times \text{hauteur}$.

II. Cylindre droit

Un cylindre est un solide dont les deux bases sont des disques. 

En ouvrant un cylindre par les deux bases et par la hauteur, on obtient son développement ou son patron.

III. Sphère et boule

Une sphère est une surface continue constituée de tous les points situés à une même distance appelé centre de la sphère.  

La valeur $\rm R$ de cette distance au centre est appelée rayon de la sphère. 

Soit $\rm I$ le centre de la sphère et $\rm S$ un de ses points alors $\rm IS$ est un rayon.

Boule : l’ensemble des points de l’espace dont la distance au point I est inférieure ou égale au rayon est la boule de centre I et de rayon $\rm R$.

Tout cercle de centre $\rm O$ et de rayon $\rm R$ est un grand cercle de la sphère.

IV. Formules de calcul d’aires et de volumes

  Pavé droit de longueur $\rm I$ et de hauteur $\rm h$ Cylindre droit de base $\rm R$ et de hauteur $\rm h$ Sphère de rayon $\rm R$ Boule de rayon $\rm R$
Aire de base $\color{orange}{\rm L\times I}$ $\color{orange}{\pi\rm R^2}$    
Aire latérale $\color{orange}{\rm 2(L+I) \times h}$ $\color{orange}{\rm 2\pi Rh}$    
Aire totale Aire de base + Aire latérale Aire de base + Aire latérale $\color{orange}{\rm 4\pi R^2}$  
Volume $\color{orange}{\rm L \times l \times h}$ $\color{orange}{\rm \pi R^2h}$   $\color{orange}{\rm \dfrac{4}{3}\pi R^2}$

Repérage sur la sphère

La Terre est assimilable à une boule et sa surface à une sphère ; elle tourne autour de l’axe Nord-Sud $\rm (N-S)$. $\rm N$ et $\rm S$ sont appelés Pôle Nord et Pôle Sud.                    

Un demi-grand cercle limité par les pôles est un méridien

Par convention, le méridien qui passe par Greenwich a été choisi comme méridien origine et le seul parallèle qui est grand cercle est appelé équateur.

Pour repérer un point sur le globe terrestre, on utilise les coordonnées géographiques définies par deux mesures d’angles :

  • La longitude Est ou Ouest repérée par rapport au méridien de Greenwich ; elle est comprise entre $0$ et $180°$.
  • La latitude Nord ou Sud repérée par rapport à l’équateur. Elle est comprise entre $0$ et $90°$.

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