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Mathématiques 5ᵉ

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Aires et périmètres : parallélogramme, triangle, disque

Rappels de 6ᵉ (périmètre, aire du carré et du rectangle), conversions de longueurs et d’aires (dont hectare et are), aire du parallélogramme et du triangle avec la hauteur relative à un côté, longueur du cercle et aire du disque, aires et périmètres de figures composées.

À propos de cette page
Ce cours de maths de 5e reprend les aires et les périmètres en cinq parties : les rappels de 6e sur le carré et le rectangle, les conversions de longueurs et d’aires avec l’hectare et l’are, l’aire du parallélogramme et du triangle avec la hauteur relative à un côté, la longueur du cercle et l’aire du disque, puis les figures composées.
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Rappels de 6ᵉ : périmètre, aire du carré et du rectangle

Ce qu’il faut savoir Le périmètre d’une figure est la longueur de son contour : il s’exprime en mm, cm, m, km…
• polygone : somme des longueurs de tous ses côtés ;
• carré de côté c : P = 4 × c  ·  rectangle de longueur L et de largeur l : P = 2 × (L + l).
L’aire d’une figure est la mesure de sa surface. L’unité d’aire est l’aire d’un carré : 1 cm² est l’aire d’un carré de 1 cm de côté. Sur un quadrillage, l’aire est le nombre de carreaux recouverts.
• rectangle : A = L × l  ·  carré : A = c × c.
Les longueurs doivent être dans la même unité ; l’aire s’écrit alors dans l’unité « au carré » (cm × cm donne des cm²).
5 cm3 cm3 rangées de 5 carreaux de 1 cm² : 15 cm²
Exemples

Rectangle de 8,5 cm sur 4 cm : P = 2 × (8,5 + 4) = 2 × 12,5 = 25 cm ; A = 8,5 × 4 = 34 cm².

Carré de 7,5 cm de côté : P = 4 × 7,5 = 30 cm ; A = 7,5 × 7,5 = 56,25 cm².

Triangle de côtés 4,6 cm, 5,3 cm et 7 cm : P = 4,6 + 5,3 + 7 = 16,9 cm.

Rectangle de 2,4 m sur 90 cm : je mets les longueurs dans la même unité, 90 cm = 0,9 m. A = 2,4 × 0,9 = 2,16 m².

Retrouver une longueur

Exemples

Un carré a un périmètre de 26 cm : ses 4 côtés sont égaux, c = 26 ÷ 4 = 6,5 cm.

Un rectangle a une aire de 63 cm² et une longueur de 9 cm : la largeur est le nombre qui, multiplié par 9, donne 63. l = 63 ÷ 9 = 7 cm.

Aire ou périmètre ?

Ce sont deux grandeurs différentes. Un rectangle de 8 cm sur 4 cm et un carré de 6 cm de côté ont le même périmètre, 24 cm, mais leurs aires sont 32 cm² et 36 cm² : connaître l’une ne suffit pas pour connaître l’autre. Les mots de l’énoncé disent ce qu’on cherche.

On chercheMots de l’énoncéUnité
le périmètrecontour, clôture, grillage, bordure, ficelle, faire le tourmm, cm, m, km
l’airesurface, peinture, gazon, carrelage, tissu, recouvrircm², m², ha…

Réflexe — avant de calculer, je me demande : « le contour ou la surface ? ». Je mets les longueurs dans la même unité, puis j’écris l’unité qui convient : cm pour un périmètre, cm² pour une aire.

Attention — l’aire d’un carré, c’est c × c et non 4 × c (4 × c donne son périmètre). Et le périmètre d’un rectangle compte ses quatre côtés : 2 × (L + l), pas L + l.

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Conversions de longueurs et d’aires

Ce qu’il faut savoir Longueurs : km, hm, dam, m, dm, cm, mm. Entre deux unités voisines, on multiplie ou on divise par 10 : 1 km = 1 000 m ; 1 m = 100 cm = 1 000 mm.
Aires : 1 m² est l’aire d’un carré de 1 m de côté, soit 10 dm × 10 dm : 1 m² = 100 dm². Entre deux unités d’aire voisines, on multiplie ou on divise par 100 :
1 km² = 100 hm² ; 1 hm² = 100 dam² ; 1 dam² = 100 m² ; 1 m² = 100 dm² ; 1 dm² = 100 cm² ; 1 cm² = 100 mm².
Unités agraires (terrains, champs) : 1 hectare (ha) = 1 hm² = 10 000 m² ; 1 are (a) = 1 dam² = 100 m².
Vers une unité plus petite, le nombre devient plus grand (je multiplie) ; vers une unité plus grande, il devient plus petit (je divise).
km²hm²dam²m²dm²cm²mm²
haa
Une colonne vers la droite : × 100. Une colonne vers la gauche : ÷ 100. Le hm² s’appelle aussi l’hectare, le dam² l’are.
Exemples

5,2 m² en cm² : de m² à cm², deux colonnes vers la droite, × 100 × 100 = × 10 000. 5,2 × 10 000 = 52 000, soit 52 000 cm².

625 mm² en cm² : une colonne vers la gauche, 625 ÷ 100 = 6,25, soit 6,25 cm².

38 000 m² en hectares : 1 ha = 10 000 m², 38 000 ÷ 10 000 = 3,8, soit 3,8 ha.

2,7 km² en hectares : 1 km² = 100 hm² = 100 ha, 2,7 × 100 = 270, soit 270 ha.

0,9 a en m² : 1 a = 100 m², 0,9 × 100 = 90, soit 90 m².

Calculer avec des unités différentes

Exemples

Rectangle de 2 m sur 30 cm : 2 m × 30 cm ne se calcule pas tel quel. 2 m = 200 cm, et 200 × 30 = 6 000, soit 6 000 cm², c’est-à-dire 0,6 m².

Comparer 0,15 m² et 1 400 cm² : 0,15 m² = 0,15 × 10 000 cm² = 1 500 cm², et 1 500 cm² > 1 400 cm², donc 0,15 m² est la plus grande aire.

Réflexe — je compte les colonnes entre les deux unités : pour les longueurs, chaque colonne vaut × 10 ; pour les aires, chaque colonne vaut × 100. Puis je contrôle le sens : unité plus petite, nombre plus grand.

Attention — 1 m = 100 cm, mais 1 m² = 10 000 cm² : pour les aires, on ne décale pas d’un rang mais de deux. Et 1 ha n’est pas 100 m² (c’est l’are) : 1 ha = 10 000 m².

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Aire d’un parallélogramme et d’un triangle

Ce qu’il faut savoir On choisit un côté, la base. La hauteur relative à ce côté est la longueur d’un segment perpendiculaire à ce côté : dans un parallélogramme, elle sépare ce côté du côté opposé ; dans un triangle, elle va du sommet opposé jusqu’à la droite qui porte ce côté.
• Parallélogramme : A = b × h (base × hauteur relative à cette base).
• Triangle : A = b × h ÷ 2 (côté × hauteur relative à ce côté, divisé par 2).
• Triangle rectangle : les deux côtés de l’angle droit sont l’un la hauteur relative à l’autre : A = produit des côtés de l’angle droit ÷ 2.
ABCDHbase bhauteur h

Pourquoi ça marche ? Dans le parallélogramme ABCD, on découpe le triangle rectangle ADH et on le recolle de l’autre côté, contre [BC] : on obtient un rectangle de longueur b et de largeur h, de même aire, b × h. Un triangle est la moitié d’un parallélogramme : deux triangles identiques, accolés tête-bêche, forment un parallélogramme de même base et de même hauteur. D’où le « ÷ 2 ».

Exemples

Parallélogramme de base 7 cm et de hauteur relative 4,5 cm (ses autres côtés mesurent 5 cm) : A = 7 × 4,5 = 31,5 cm². Le côté de 5 cm n’est pas une hauteur : il ne sert que pour le périmètre, 2 × (7 + 5) = 24 cm.

Triangle de base 9 cm et de hauteur relative 5,2 cm : A = 9 × 5,2 ÷ 2 = 46,8 ÷ 2 = 23,4 cm².

Triangle rectangle dont les côtés de l’angle droit mesurent 6 cm et 4,5 cm : A = 6 × 4,5 ÷ 2 = 13,5 cm².

Le pied de la hauteur peut être hors du triangle

ABHChEKFGhtriangle ABCEFG, obtus en F

Dans le triangle EFG, l’angle EFG est obtus : la hauteur relative à [FG] tombe sur le prolongement de [FG], en K. La formule ne change pas : on multiplie FG par EK et on divise par 2.

Exemples

Si FG = 3 cm et EK = 6 cm : A = 3 × 6 ÷ 2 = 9 cm².

Retrouver une hauteur : un triangle a une aire de 27 cm² et une base de 7,5 cm. Comme b × h = 2 × 27 = 54, h = 54 ÷ 7,5 = 7,2 cm.

Le parallélogramme de l’exemple ci-dessus a aussi une hauteur relative au côté de 5 cm : 5 × h = 31,5, donc h = 31,5 ÷ 5 = 6,3 cm. Chaque côté a sa hauteur ; l’aire est la même.

Réflexe — je repère l’angle droit : la hauteur est le segment perpendiculaire à la base. Je multiplie la base par la hauteur qui lui correspond ; pour un triangle, je n’oublie pas de diviser par 2.

Attention — la hauteur n’est pas un côté oblique : dans le parallélogramme, le côté de 5 cm ne sert pas pour l’aire. Pas de « ÷ 2 » pour un parallélogramme ; toujours un « ÷ 2 » pour un triangle.

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Le cercle et le disque : longueur et aire

Ce qu’il faut savoir Rappel de 6ᵉ. Le rayon r relie le centre à un point du cercle ; le diamètre d traverse le cercle en passant par le centre : d = 2 × r. La longueur d’un cercle (sa circonférence, son périmètre) vaut L = π × d = 2 × π × r, où π = 3,141 59… ; on utilise la valeur approchée π ≈ 3,14.
Le disque est la surface délimitée par un cercle. Son aire vaut A = π × r × r (on écrit aussi π × r²) : on utilise toujours le rayon.
Avec π ≈ 3,14, on obtient une valeur approchée : on écrit « ≈ » et on précise l’arrondi.
OArdd = 2 × rL = π × dA = π × r × r
Exemples

Cercle de rayon 4,5 cm : L = 2 × π × 4,5 ≈ 2 × 3,14 × 4,5 = 28,26, soit L ≈ 28,3 cm (au dixième).

Disque de rayon 4,5 cm : A = π × 4,5 × 4,5 ≈ 3,14 × 20,25 = 63,585, soit A ≈ 63,6 cm² (au dixième).

Disque de diamètre 14 cm : d’abord r = 14 ÷ 2 = 7 cm, puis A ≈ 3,14 × 7 × 7 = 153,86, soit A ≈ 153,86 cm².

Valeur exacte : un disque de rayon 5 cm a une aire de π × 25 = 25π cm² (valeur exacte), soit environ 78,5 cm² (valeur approchée).

Pourquoi π × r × r ? On découpe le disque en parts très fines, comme une tarte, et on les range tête-bêche. On obtient presque un rectangle : sa longueur est la moitié du cercle, π × r, et sa largeur est le rayon r. Son aire est donc π × r × r.

Demi-disque, rayon retrouvé, rayon agrandi

Exemples

Demi-disque de rayon 8 cm : A ≈ 3,14 × 8 × 8 ÷ 2 = 200,96 ÷ 2 = 100,48 cm². Un quart de disque : on divise par 4.

Un cercle mesure environ 50,24 cm de long. Comme L = π × d, d ≈ 50,24 ÷ 3,14 = 16 cm, donc r = 16 ÷ 2 = 8 cm.

Un disque a une aire de 36π cm² (valeur exacte) : r × r = 36, et 6 × 6 = 36, donc r = 6 cm.

Si le rayon est multiplié par 2, l’aire est multipliée par 2 × 2 = 4 ; s’il est multiplié par 3, l’aire est multipliée par 3 × 3 = 9 : le rayon intervient deux fois dans la formule. La longueur du cercle, elle, est seulement multipliée par 2 (ou par 3).

Réflexe — je regarde si l’énoncé donne le rayon ou le diamètre. Pour la longueur : π × d (ou 2 × π × r). Pour l’aire : je calcule d’abord le rayon, puis π × r × r. L’unité contrôle la formule : cm pour une longueur, cm² pour une aire.

Attention — utiliser le diamètre à la place du rayon dans l’aire multiplie le résultat par 4. Et ne confonds pas les formules : celle avec « 2 × » donne une longueur, celle avec « r × r » donne une aire.

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Figures composées : aire et périmètre

Ce qu’il faut savoir Une figure composée se découpe en figures simples : rectangles, carrés, triangles, parallélogrammes, disques, demi-disques…
Aire : je calcule l’aire de chaque morceau, puis j’additionne les morceaux accolés et je soustrais les morceaux enlevés (un trou, un coin découpé).
Périmètre : je suis le contour et j’additionne seulement les longueurs qui sont sur le bord ; les traits intérieurs ne comptent pas.
10 cmrectangle6 cm
Exemples

Figure ci-dessus. Aire : rectangle 10 × 6 = 60 cm² ; les deux demi-disques de diamètre 6 cm forment un disque de rayon 3 cm, 3,14 × 3 × 3 = 28,26 cm². A ≈ 60 + 28,26 = 88,26 cm².

Même figure, périmètre : les deux longueurs du rectangle et les deux demi-cercles (les largeurs de 6 cm sont à l’intérieur). Les deux demi-cercles forment un cercle de diamètre 6 cm : P ≈ 2 × 10 + 3,14 × 6 = 20 + 18,84 = 38,84 cm.

Maison : un rectangle de 8 cm sur 5 cm surmonté d’un triangle de base 8 cm et de hauteur 3 cm. A = 8 × 5 + 8 × 3 ÷ 2 = 40 + 12 = 52 cm².

Plaque trouée : une plaque de 15 cm sur 8 cm est percée d’un trou rond de rayon 3 cm. Plaque : 15 × 8 = 120 cm² ; trou : 3,14 × 3 × 3 = 28,26 cm². Aire restante ≈ 120 − 28,26 = 91,74 cm².

Réflexe — je découpe la figure et j’écris le calcul de chaque morceau avant de les additionner ou de les soustraire. Pour un périmètre, je suis le contour du doigt.

Attention — dans un périmètre, on ne compte pas les traits intérieurs : dans la figure ci-dessus, les deux largeurs de 6 cm ne sont pas sur le contour. Et l’aire d’un demi-disque se calcule avec son rayon, la moitié du diamètre.

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Pour aller plus loin

Ensuite — l’aire de la base d’un prisme droit ou d’un cylindre se calcule avec ces formules, puis on la multiplie par la hauteur du solide : voir Volumes : pavé, prisme droit, cylindre.

Hauteurs et médianes — tracer les hauteurs d’un triangle, et pourquoi une médiane partage un triangle en deux triangles de même aire : voir Triangles : médiatrices, hauteurs et médianes.

À retenir
  • Périmètre = longueur du contour (cm, m…) ; aire = mesure de la surface (cm², m²…). Carré : P = 4 × c, A = c × c ; rectangle : P = 2 × (L + l), A = L × l.
  • Longueurs : × 10 ou ÷ 10 d’une unité à la voisine ; aires : × 100 ou ÷ 100. 1 m² = 10 000 cm² ; 1 ha = 10 000 m² ; 1 a = 100 m².
  • Parallélogramme : A = b × h ; triangle : A = b × h ÷ 2, avec h la hauteur relative à la base b (perpendiculaire), jamais un côté oblique.
  • Cercle : L = π × d = 2 × π × r ; disque : A = π × r × r, toujours avec le rayon ; π ≈ 3,14 donne une valeur approchée.
  • Figure composée : on découpe, on additionne ou on soustrait les aires ; pour le périmètre, on ne compte que le contour.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre l’aire et le périmètre ?

Le périmètre est la longueur du contour (en cm, en m) ; l’aire mesure la surface (en cm², en m²). Un rectangle de 8,5 cm sur 4 cm a un périmètre de 2 × (8,5 + 4) = 25 cm et une aire de 8,5 × 4 = 34 cm². Deux figures de même périmètre n’ont pas forcément la même aire.

Comment convertir des m² en cm², ou des m² en hectares ?

Pour les aires, on multiplie ou on divise par 100 d’une unité à la voisine : 1 m² = 100 dm² = 10 000 cm². Ainsi 5,2 m² = 52 000 cm². Pour les terrains, 1 hectare = 10 000 m² et 1 are = 100 m² : 38 000 m² = 3,8 ha.

Comment calculer l’aire d’un triangle ou d’un parallélogramme ?

On prend un côté (la base) et la hauteur relative à ce côté, perpendiculaire à lui. Parallélogramme : base × hauteur ; triangle : base × hauteur ÷ 2. Un triangle de base 9 cm et de hauteur 5,2 cm a une aire de 9 × 5,2 ÷ 2 = 23,4 cm². Un côté oblique n’est jamais une hauteur.

Comment calculer l’aire d’un disque et la longueur d’un cercle ?

Aire du disque : π × r × r, avec le rayon r ; longueur du cercle : π × d ou 2 × π × r. Avec π ≈ 3,14, un disque de rayon 4,5 cm a une aire d’environ 63,6 cm². Si l’énoncé donne le diamètre, on le divise d’abord par 2.

Comment calculer l’aire d’une figure composée ?

On la découpe en figures simples, on calcule l’aire de chaque morceau, puis on additionne ceux qui sont accolés et on soustrait ceux qui sont enlevés. Une plaque de 15 cm sur 8 cm percée d’un trou de rayon 3 cm : 120 − 28,26 = 91,74 cm². Pour le périmètre, on ne compte que le contour.

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