4e 📐 Géométrie Étape 16 / 27 du parcours

La somme des angles d’un polygone

Somme des angles d’un polygone : (n − 2) × 180°. Découpe en triangles, angles des polygones réguliers et angles extérieurs, avec des exemples.

📚 Avant de commencer, il faut savoir : La somme des angles d’un triangle , Les polygones

Découpe le polygone en triangles : chacun apporte 180° à la somme des angles.

Un pentagone se découpe en 3 triangles depuis un sommet : ses angles font 3×180∘=540∘3 \times 180^\circ = 540^\circ.

Et le panneau STOP, à 8 côtés ? 6 triangles, soit 1 080°. Rien de nouveau à apprendre : il suffit de recycler ce que tu sais sur les triangles.

180°180°180°3 × 180° = 540°

L’idée : découper en triangles

Prends un polygone convexe (sans « creux ») à nn côtés. Choisis un sommet, par exemple AA, et trace toutes les diagonales qui en partent. Le polygone se retrouve découpé en triangles, et les angles de ces triangles reconstituent exactement les angles du polygone.

Change le nombre de côtés, puis appuie sur « Découper ». Compte les triangles. Essaie « Déformer » : la forme change, la somme ne bouge pas d’un poil !

Découpe le polygone en triangles

Tu remarques le schéma ? Un quadrilatère donne 2 triangles, un pentagone 3, un hexagone 4… Il y a toujours deux triangles de moins que de côtés.

Somme des angles d’un polygone

La somme des angles intérieurs d’un polygone convexe à nn côtés vaut :

S=(n−2)×180°S = (n - 2) \times 180°
PolygonennTrianglesSomme des angles
Triangle31180°
Quadrilatère42360°
Pentagone53540°
Hexagone64720°
Octogone861 080°
Pourquoi exactement n − 2 triangles ?— facultatif, à sauter en première lecture

Depuis le sommet AA, on ne peut pas tracer de diagonale vers AA lui-même, ni vers ses deux voisins (ce seraient des côtés). Il reste n−3n - 3 diagonales, qui découpent le polygone en n−3+1=n−2n - 3 + 1 = n - 2 triangles.

Chaque angle de ces triangles est une partie d’un angle du polygone, et chaque angle du polygone est entièrement recouvert, sans recouvrement. Donc la somme des angles du polygone est égale à la somme des angles des n−2n - 2 triangles, soit (n−2)×180°(n - 2) \times 180°.

Autre façon de voir, avec un point au centre : on relie un point intérieur aux nn sommets, ce qui donne nn triangles, soit n×180°n \times 180°. Mais on a compté en trop le tour complet autour du centre (360°, soit 2×180°2 \times 180°). Résultat : n×180°−2×180°=(n−2)×180°n \times 180° - 2 \times 180° = (n-2) \times 180°. Deux chemins, même arrivée !

Les polygones réguliers

Un polygone régulier a tous ses côtés égaux et tous ses angles égaux. Pour connaître un angle, on partage simplement la somme :

un angle=(n−2)×180°n\text{un angle} = \frac{(n - 2) \times 180°}{n}
Le panneau STOP

Le panneau STOP est un octogone régulier. Quelle est la mesure de chacun de ses angles ?

  1. n=8n = 8, donc la somme vaut (8−2)×180=6×180=1 080°(8 - 2) \times 180 = 6 \times 180 = 1\,080°.
  2. Les 8 angles sont égaux : 1 080÷8=135°1\,080 \div 8 = 135°.

Chaque coin du panneau mesure 135°.

Le kiosque hexagonal

Un menuisier construit un kiosque de jardin en forme d’hexagone régulier, avec 6 poutres posées au sol. Quel angle doit-il y avoir entre deux poutres voisines ?

(6−2)×180=720°(6 - 2) \times 180 = 720°, puis 720÷6=120°720 \div 6 = 120°. Deux poutres voisines forment un angle de 120°.

Le petit frère : les angles extérieurs

Marche autour d’un polygone en longeant ses côtés. À chaque sommet, tu tournes d’un certain angle : c’est l’angle extérieur, le supplémentaire de l’angle intérieur. Quand tu reviens à ton point de départ, tu as fait exactement un tour sur toi-même.

Angles extérieurs

La somme des angles extérieurs d’un polygone convexe vaut toujours 360°, quel que soit le nombre de côtés. Pour un polygone régulier à nn côtés, chaque angle extérieur vaut 360°÷n360° \div n.

C’est souvent le chemin le plus rapide ! Pour l’octogone : 360÷8=45°360 \div 8 = 45° d’angle extérieur, donc l’angle intérieur vaut 180−45=135°180 - 45 = 135°. On retrouve le résultat du STOP.

Attention
  • Ne pas confondre n×180°n \times 180° et (n−2)×180°(n - 2) \times 180° : un carré a 4 angles droits, soit 360°, et pas 720°.
  • La formule « un angle =S÷n= S \div n » ne marche que pour un polygone régulier. Un rectangle et un trapèze ont tous deux une somme de 360°, mais leurs angles sont très différents.
Les abeilles et le mathématicien

Vers l’an 300, Pappus d’Alexandrie, l’un des derniers grands géomètres grecs, s’est émerveillé devant les alvéoles des ruches. Pourquoi des hexagones ? Il remarque que seuls trois polygones réguliers peuvent se coller sans laisser de trou : le triangle, le carré et l’hexagone. Et parmi eux, à périmètre égal, l’hexagone enferme la plus grande surface : moins de cire pour plus de miel ! Il parlait même de la « prévoyance géométrique » des abeilles. Il a fallu attendre 1999 pour que le mathématicien Thomas Hales démontre complètement cette « conjecture du nid d’abeille ».

À quoi ça sert dans la vraie vie ?

  • Sur la route : chaque coin d’un panneau STOP octogonal mesure 135°. Les fabricants découpent les plaques de métal avec ces angles précis pour que tous les panneaux soient identiques.
  • Chez les abeilles : chaque angle d’une alvéole hexagonale mesure 120°. Trois alvéoles se rejoignent en un point, car 3×120=360°3 \times 120 = 360° : aucun espace perdu.
  • Au foot : un ballon classique est cousu avec 12 pentagones et 20 hexagones. Autour d’un sommet, un pentagone et deux hexagones donnent 108+120+120=348°108 + 120 + 120 = 348°, un peu moins de 360° : c’est ce « manque » qui permet au ballon de s’arrondir.
  • En programmation : pour faire dessiner un hexagone à un lutin dans Scratch, on répète 6 fois « avancer, tourner de 60° », car 360÷6=60360 \div 6 = 60. Pour un pentagone, on tourne de 72°.
  • En menuiserie : pour une table octogonale faite de 8 planches, chaque angle intérieur vaut 135°, donc on coupe chaque extrémité de planche à 135÷2=67,5°135 \div 2 = 67{,}5° (soit 22,5° sur la scie à onglet).

🎯 Quiz : vérifie ce que tu as compris

  1. Quelle est la somme des angles d’un pentagone (en degrés) ?

  2. En combien de triangles découpe-t-on un heptagone (7 côtés) avec les diagonales issues d’un même sommet ?

  3. Combien mesure chaque angle d’un hexagone régulier (en degrés) ?

  4. La somme des angles extérieurs d’un polygone convexe à 10 côtés vaut :

  5. Un robot aspirateur fait le tour d’une pièce en forme de pentagone régulier. De combien de degrés tourne-t-il à chaque coin ?

  6. Un jardin a la forme d’un quadrilatère. Trois de ses angles mesurent 85°, 100° et 75°. Combien mesure le quatrième (en degrés) ?

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