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Transformations du plan : exercices de maths 3ème

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Exercices de maths 3ème : Transformations du plan

22 exercices classés par difficulté (★ facile, ★★ moyen, ★★★ difficile). Cherche d’abord sans regarder le corrigé !

2 Translation et coordonnées ★★★

Dans un repère, la translation t transforme A(2 ; 1) en A'(5 ; 4).

  1. Décris le déplacement.
  2. Donne les images de B(0 ; 3) et de C(−2 ; −1).
  3. Quel point D a pour image D'(7 ; 0) ?

3 Symétrie centrale et coordonnées ★★★

Dans un repère, soit O(3 ; 2). Donne les coordonnées des symétriques de A(1 ; 1), B(4 ; 5) et C(−1 ; 2) par rapport à O. Explique la méthode.

4 Construire une image par translation ★★★

Reproduis la figure sur un quadrillage. Construis l’image E’F’G’ du triangle EFG par la translation qui transforme E en E’.

EFGE’

Quelle est la nature du quadrilatère EE’F’F ?

5 Longueurs et homothétie ★★★

L’homothétie h de centre O et de rapport 3 transforme A en A’ et B en B’.

  1. On a OA = 4 cm. Calcule OA’.
  2. On a OB’ = 15 cm. Calcule OB.
  3. On a AB = 2,5 cm. Calcule A’B’.
  4. L’angle OAB mesure 40°. Quelle est la mesure de l’angle OA’B’ ?

6 Vrai ou faux ? ★★★

Dis si chaque affirmation est vraie ou fausse, et justifie.

  1. Une rotation conserve les longueurs.
  2. Une homothétie de rapport 2 double les aires.
  3. L’image d’une droite par une translation est une droite parallèle.
  4. Une homothétie de rapport −1 est une symétrie centrale.
  5. Une symétrie axiale conserve les angles.

7 L’horloge ★★★

La grande aiguille d’une horloge tourne autour du centre du cadran. Quel est l’angle de la rotation (sens horaire) qui la fait passer :

  1. de 10 minutes à 25 minutes ?
  2. de 0 minute à 12 minutes ?
  3. de 35 minutes à 5 minutes de l’heure suivante ?

Indice : 60 minutes correspondent à un tour complet (360°).

8 Un quart de tour ★★★

Reproduis la figure sur un quadrillage et construis l’image P’Q’R’ du triangle PQR par la rotation de centre O, d’angle 90°, dans le sens horaire. Que peux-tu dire de OP et OP’ ?

PQRO

9 Agrandir un triangle ★★★

Reproduis la figure. Construis l’image A’B’C’ du triangle ABC par l’homothétie de centre O et de rapport 2. Compare AB et A’B’, puis les aires.

ABCO

10 Un rapport négatif ★★★

Reproduis la figure. Construis l’image A’B’C’ de ABC par l’homothétie de centre O et de rapport −12. Les points A, O et A’ sont-ils alignés ?

ABCO

11 Aires et périmètres ★★★

Un jardin rectangulaire mesure 12 m sur 8 m. On en dessine le plan par une réduction de rapport 1200.

  1. Quelles sont les dimensions du plan en cm ?
  2. Calcule l’aire du jardin, puis celle du plan en cm².
  3. Vérifie en multipliant par k².

12 Affiche et photo ★★★

Une photo de 15 cm sur 10 cm est agrandie en poster avec un rapport de 2,4.

  1. Calcule les dimensions du poster.
  2. Par combien l’aire est-elle multipliée ? Calcule l’aire de la photo et celle du poster.

13 Homothétie et coordonnées ★★★

Dans un repère d’origine O, on considère des homothéties de centre O, de rapports différents. Donne l’image de :

  1. A(2 ; 3) par h de rapport 3 ;
  2. B(−4 ; 2) par h de rapport −1,5 ;
  3. C(10 ; −5) par h de rapport 0,2 ;
  4. D(1 ; −2) par h de rapport −2.

14 Trouver le rapport ★★★

Sur une droite graduée (en cm), O est l’origine. A est en 4. Trouve le rapport k de l’homothétie de centre O qui transforme A en A’ dans chaque cas :

  1. A’ est en 10 ;
  2. A’ est en −6 ;
  3. A’ est en 1 ;
  4. A’ est en −1.

15 Deux symétries centrales ★★★

Dans un repère, O₁(2 ; 1) et O₂(5 ; 4). Soit M(0 ; 3). On applique la symétrie de centre O₁ à M pour obtenir M₁, puis la symétrie de centre O₂ à M₁ pour obtenir M₂.

  1. Calcule M₁ et M₂.
  2. Quelle transformation passe directement de M à M₂ ? Précise-la.

16 Une frise ★★★

Voici le début d’une frise qui comporte 9 motifs. Un carreau mesure 1 cm.

  1. Par quelle translation passe-t-on du motif 1 au motif 2 ?
  2. Quelle est la distance entre le motif 1 et le motif 9 ?
  3. Quelle translation envoie le motif 5 sur le motif 2 ?
  4. La frise est-elle invariante par une symétrie axiale verticale ? Justifie.

17 Pavages réguliers ★★★

On veut paver le plan avec des polygones réguliers identiques.

  1. Un triangle équilatéral a des angles de 60°. Combien en faut-il autour d’un sommet ?
  2. Même question pour le carré, puis l’hexagone régulier (angles de 120°).
  3. Un pentagone régulier a des angles de 108°. Peut-on pavager le plan avec lui ? Justifie.
  4. Dans un pavage de triangles équilatéraux autour de O (voir le cours), quelles sont les rotations de centre O qui envoient T1 sur T3 puis sur T4 ?

18 Les rotations du carré ★★★

ABCD est un carré de centre O (les sommets sont dans le sens antihoraire).

ABCDO

  1. Quelle est l’image de A, de B et de D par la rotation de centre O, d’angle 90°, sens antihoraire ?
  2. En déduire l’image du segment [AB], puis du carré ABCD.
  3. Quelle rotation envoie A sur C ?
  4. Pourquoi les diagonales sont-elles perpendiculaires et de même longueur ?

19 Homothétie et Thalès ★★★

ABC est un triangle. M est sur [AB] et N sur [AC] avec (MN) // (BC), AM = 3 cm et AB = 5 cm. L’aire de ABC est 50 cm² et BC = 10 cm.

  1. Détermine l’homothétie de centre A qui transforme B en M.
  2. Quelle est l’image de C ? Calcule MN.
  3. Calcule l’aire du triangle AMN.

20 Un cône réduit ★★★

Un cône a une hauteur de 12 cm et un disque de base de rayon 6 cm. On le coupe par un plan parallèle à la base, à 4 cm du sommet S : on obtient un petit cône, réduction du grand.

  1. Quel est le rapport de la réduction ?
  2. Calcule le rayon du petit cône.
  3. Volume du grand cône (valeur exacte), puis du petit par deux méthodes. Rappel : V = 13 × π × r² × h.

21 Parallélogramme et symétrie centrale ★★★

ABCD est un parallélogramme de centre O. On note s la symétrie de centre O.

  1. Quelle est l’image de A ? de B ?
  2. En déduire l’image de [AB].
  3. Justifie que AB = CD et (AB) // (CD).

22 Passer d’un triangle à un autre ★★★

Sur le quadrillage, le triangle T1 (sommets A(1 ; 5), B(3 ; 5), C(1 ; 8)) a pour images T2 et T3 par deux transformations.

ABCT1T2T3O

  1. T2 est l’image de T1 par la symétrie de centre O(5 ; 5). Donne les coordonnées de T2.
  2. T3 est l’image de T1 par la rotation de centre A, d’angle 90° dans le sens horaire. Donne les coordonnées de T3.
  3. T3 est-il l’image de T2 par une translation ? Justifie.

Voir le corrigé des exercices