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Cercle et disque

الدائرة والقرص

Cours complet inclus 50 exercices interactifs PDF téléchargeable Partager

Cours complet

Contenu du cours

1. Définitions fondamentales

Un cercle de centre O et de rayon r est l'ensemble de tous les points situés à une distance exactement égale à r du point O. Le cercle est donc uniquement la ligne courbe, pas la surface intérieure.

Un disque de centre O et de rayon r est l'ensemble de tous les points situés à une distance inférieure ou égale à r du point O. Le disque comprend le cercle et toute la surface intérieure.

Le rayon r est la distance entre le centre O et n'importe quel point du cercle. Le diamètre d est un segment qui passe par le centre et relie deux points du cercle. On a toujours , soit .

2. Corde, arc et secteur angulaire

Une corde est un segment reliant deux points d'un cercle, sans nécessairement passer par le centre (le diamètre est une corde particulière qui passe par le centre).

Un arc de cercle est une portion du cercle délimitée par deux points. Deux points du cercle définissent deux arcs : le petit arc et le grand arc.

Un secteur angulaire (ou secteur de disque) est la portion de disque délimitée par deux rayons et un arc de cercle, semblable à une « part de camembert ».

3. Positions relatives d'un point et d'un cercle

Soit un cercle de centre O et de rayon r, et un point M du plan. On compare la distance OM au rayon r :

• Si : le point M est intérieur au cercle (dans le disque).
• Si : le point M est sur le cercle.
• Si : le point M est extérieur au cercle.

4. Positions relatives de deux cercles

Deux cercles de centres O et O' et de rayons r et r' peuvent être dans différentes configurations selon la distance OO' :

Cercles sécants : ils se coupent en deux points.
Cercles tangents extérieurement : ils se touchent en un seul point, chacun à l'extérieur de l'autre. On a .
Cercles tangents intérieurement : ils se touchent en un seul point, l'un étant à l'intérieur de l'autre. On a .
Cercles concentriques : même centre O, rayons différents.
Cercles disjoints (extérieurs l'un à l'autre) : aucun point commun, .

5. Périmètre d'un cercle

Le périmètre (ou circonférence) d'un cercle de rayon r et de diamètre d est donné par :

La valeur de (pi) est approximativement égale à On utilise souvent au collège, ou la touche de la calculatrice pour plus de précision.

6. Aire d'un disque

L'aire (surface) d'un disque de rayon r est donnée par :

Attention : on utilise bien le rayon r (et non le diamètre) dans cette formule. Si on connaît le diamètre d, on calcule d'abord avant d'appliquer la formule.

7. Unités et conversions

Le périmètre s'exprime dans une unité de longueur (cm, m, mm…). L'aire s'exprime dans une unité d'aire (cm², m², mm²…). Il ne faut jamais mélanger les unités dans un même calcul. Penser à convertir les données si nécessaire avant de calculer.

8. Symétrie et cercle

Un cercle admet une infinité d'axes de symétrie : tout diamètre est un axe de symétrie du cercle. Le cercle est aussi symétrique par rapport à son centre O (symétrie centrale). Ces propriétés sont très utiles en géométrie pour justifier qu'un point est bien le milieu d'une corde, ou qu'un angle est droit.

🔑 Formules clés à retenir

  • Lien rayon – diamètre : et
  • Périmètre (circonférence) d'un cercle : ou
  • Aire d'un disque :
  • Position d'un point M par rapport à un cercle (centre O, rayon r) :
    → intérieur ; → sur le cercle ; → extérieur
  • Tangence extérieure de deux cercles :
  • Tangence intérieure de deux cercles :
  • Valeur approchée de : (ou avec la calculatrice)
⚠️

Astuces & Pièges à éviter

Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !

  • Cercle ≠ Disque : Le cercle est uniquement le bord (la ligne), le disque est le bord ET l'intérieur. Astuce : un cercle, c'est comme un fil de fer rond ; un disque, c'est comme une pièce de monnaie pleine.
  • Piège classique – Aire avec le diamètre : La formule utilise le rayon, pas le diamètre ! Si l'énoncé donne cm, ne pas écrire mais d'abord calculer cm, puis cm².
  • Moyen mnémotechnique pour : Retiens « 3 virgule 14 » comme point de départ. Pour mémoriser plus de décimales, la phrase « Que j'aime à faire apprendre ce nombre utile aux sages ! » donne le nombre de lettres de chaque mot : 3-1-4-1-5-9-2-6-5.
  • Périmètre ou Aire ? Ne pas confondre les formules : Le périmètre fait intervenir au degré 1 () ; l'aire fait intervenir au degré 2 (). Une aire s'exprime toujours en unités carrées (cm², m²…), jamais en cm ou m.
  • Vérification rapide de l'ordre de grandeur : Pour un cercle de rayon r, le périmètre vaut environ (car ) et l'aire vaut environ (car ). Cela permet de vérifier si le résultat obtenu à la calculatrice est cohérent.