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Atelier découverte · Mathématiques

Angles et symétrie

Pose un rapporteur sur un angle et lis sa mesure. Déchire les coins d’un triangle et mets-les côte à côte : que forment-ils ? Plie des papillons, des lettres et des panneaux pour trouver leurs axes de symétrie. Puis démontre pourquoi, et découvre la règle que suit la lumière sur un miroir.

Au programme de la 6e et de la 5e ⏱ 15 à 20 min 8 missions

Fais glisser le rapporteur pour poser sa croix sur le sommet O, puis tourne-le avec une poignée ↻. Il s’accroche quand il est bien placé. Le point B se déplace aussi. Au clavier : Tab jusqu’au rapporteur, flèches pour le déplacer, Page haut et Page bas pour le tourner.

Palier 1 · DécouvrirMesurer un angle, plier une figure

Le rapporteur

  1. Un angle, c’est l’ouverture entre deux demi-droites qui partent d’un même point, le sommet. Ici, le sommet s’appelle O.
  2. Fais glisser le rapporteur pour poser sa petite croix, au milieu de la base, pile sur le sommet O.
  3. Tourne-le avec une poignée ↻ jusqu’à ce que la ligne du 0 passe par un côté de l’angle.
  4. Suis l’autre côté jusqu’aux graduations, en le prolongeant si besoin (les pointillés). Lis le nombre sur la graduation qui part du 0 de ton premier côté.

Un angle droit mesure 90°, comme le coin d’une feuille. Plus fermé, l’angle est aigu ; plus ouvert, il est obtus. Quand les deux côtés forment une ligne droite, c’est un angle plat : 180°.

Le second côté passe par 40 sur une graduation et par 140 sur l’autre. L’angle est plus ouvert qu’un angle droit. Il mesure…

Deux angles ont la même ouverture, mais les côtés du second sont deux fois plus longs. Le second angle est…

La symétrie : plier sans rien changer

  1. Ouvre la symétrie. La ligne violette est l’axe : imagine une feuille pliée le long de cette ligne.
  2. Touche la feuille pour poser des points : chacun a aussitôt son image, de l’autre côté de l’axe. Avec « Relier les points », dessine la moitié d’un papillon ou d’une maison.
  3. Déplace l’axe et fais-le tourner : regarde comment les images bougent.
  4. Passe aux figures : papillon, lettres, panneaux. Cherche les positions de l’axe où la figure et son image se superposent : ce sont ses axes de symétrie.

Combien d’axes de symétrie la lettre H a-t-elle ? Vérifie dans les figures.

Une vraie feuille d’arbre ou un vrai papillon sont-ils parfaitement symétriques ?

Tes missions

Voici les missions du palier choisi. Réponds, puis clique sur « Valider ma réponse ». Si ce n’est pas encore ça, un indice t’aide. Après trois essais, tu peux voir la solution.

Le savais-tu ?

Des angles sur une sphère, des abeilles, des flocons et des miroirs.

Les mots de l’atelier

Chaque mot, en une ou deux phrases.

Angle
L’ouverture entre deux demi-droites qui partent d’un même point, le sommet. On le mesure en degrés.
Degré (°)
L’unité des angles : un tour complet fait 360°, un demi-tour 180°, un quart de tour 90°.
Aigu, droit, obtus, plat
Un angle droit mesure 90°. Un angle aigu est plus petit, un angle obtus plus grand. Un angle plat mesure 180° : ses côtés forment une ligne droite.
Rapporteur
L’instrument qui mesure les angles. Il a deux graduations de 0 à 180, qui partent chacune d’un bout de la base.
Triangle isocèle
Un triangle qui a deux côtés de même longueur. Il a un axe de symétrie, et ses deux angles de base sont égaux.
Droites parallèles
Deux droites qui ne se coupent jamais, comme les deux rails d’une voie de train.
Angles alternes-internes
Les deux angles d’un « Z » : une droite coupe deux autres droites, et les angles sont entre elles, de part et d’autre de la sécante. Ils sont égaux quand les deux droites sont parallèles.
Démonstration
Un raisonnement qui prouve qu’une propriété est vraie dans tous les cas, pas seulement dans ceux qu’on a essayés.
Polygone
Une figure fermée faite de segments : triangle (3 côtés), quadrilatère (4), pentagone (5), hexagone (6)…
Symétrie axiale
Le pliage le long d’une droite, l’axe : chaque point va de l’autre côté, à la même distance de l’axe.
Axe de symétrie d’une figure
Une droite telle que la figure, pliée le long de cette droite, retombe exactement sur elle-même.
Médiatrice
La droite perpendiculaire à un segment, en son milieu. L’axe de symétrie est la médiatrice du segment qui relie un point à son image.
Normale
La droite perpendiculaire à un miroir, à l’endroit où le rayon le touche. Les angles d’incidence et de réflexion se mesurent depuis elle.
Pour les parents et les enseignantsouvrir

Objectifs

  • Mesurer et construire un angle au rapporteur, en choisissant la bonne graduation ; savoir qu’un angle ne dépend pas de la longueur de ses côtés.
  • Découvrir que la somme des angles d’un triangle vaut 180°, l’utiliser pour calculer un angle, puis la démontrer avec une parallèle et les angles alternes-internes.
  • Construire l’image d’un point par une symétrie axiale, y compris avec un axe oblique ; reconnaître les axes de symétrie d’une figure.
  • Prolonger : somme des angles d’un polygone, loi de la réflexion et image dans un miroir plan.

Déroulé (15 à 20 minutes)

Palier 1 : manipuler un rapporteur virtuel, plier des points et des figures. Palier 2 : la somme des angles d’un triangle (coins déchirés, calculs), l’image d’un point et la médiatrice. Palier 3 : la démonstration par la parallèle, les polygones et le miroir.

Les pièges visés

Lire la mauvaise graduation du rapporteur (52° au lieu de 128°) ; croire qu’un angle grandit avec ses côtés (Devichi et Munier, 2013) ; partir de 360° au lieu de 180° ; placer l’image d’un point « à la même hauteur » ou « à la verticale » quand l’axe est oblique, erreurs décrites par Denise Grenier (1988) ; confondre angles alternes-internes et angles supplémentaires ; mesurer l’angle de réflexion depuis le miroir au lieu de la normale. Les indices des missions repèrent ces erreurs et les nomment.

Liens avec les programmes

  • CM2 (mathématiques, cycle 3, 2025, vérifié) : « Savoir qu’un angle droit mesure 90° » ; « L’utilisation d’un instrument de mesure des angles (rapporteur) ne relève pas du CM2 et sera introduite au collège ».
  • 6e (mathématiques, cycle 3, 2025, vérifié) : « Mesurer un angle », « Construire un angle de mesure donnée » ; « Connaître la valeur de la somme des mesures des angles d’un triangle » ; « Connaître la définition de la médiatrice d’un segment » ; « Connaître la définition du symétrique d’un point par rapport à une droite » ; automatisme : « Il reconnaît si une figure possède un ou plusieurs axes de symétrie ».
  • 5e (mathématiques, cycle 4, 2026, vérifié) : « Connaitre la somme des angles d’un triangle et savoir la démontrer » ; « Caractériser le parallélisme par les angles : angles alternes internes, angles correspondants » ; automatisme : construire le symétrique d’une figure par rapport à un axe « vertical, horizontal, ou en diagonale sur quadrillage ». Prolongements proposés : « Éléments d’Euclide (Livre I, proposition 27 ou 28) » ; « Lien avec les formes vues dans la nature : flocon, alvéoles d’abeilles, fleurs ».
  • Physique-chimie, cycle 4 (2015, consolidé en 2020, vérifié) : « L’exploitation de la propagation rectiligne de la lumière dans le vide et le modèle du rayon lumineux peut conduire à travailler sur les ombres, la réflexion et des mesures de distance ». La loi i = r elle-même est en seconde (programme de 2019, vérifié) : « Lois de Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction ».
  • Hors programme (vérifié) : la somme des angles d’un polygone, (n − 2) × 180°, ne figure ni dans le programme de 6e ni dans celui de 5e. Elle est proposée ici comme prolongement du découpage en triangles.

Références : programme de mathématiques du cycle 3, arrêté du 10 avril 2025 ; programme de mathématiques du cycle 4, arrêté du 18 février 2026 ; programme de physique-chimie du cycle 4 (arrêté du 9 novembre 2015, version consolidée de 2020) ; programme de physique-chimie de seconde, arrêté du 17 janvier 2019. Citations relues dans les annexes officielles le 1er octobre 2026.

À faire en vrai

Découpez un triangle dans du papier, coloriez ses trois coins, déchirez-les et alignez-les au bord d’une règle. Pliez une feuille, découpez une forme le long du pli et ouvrez-la. Avec un miroir de poche et une lampe torche dans une pièce sombre, regardez la tache de lumière renvoyée au plafond quand on incline la lampe.

Ce que l’atelier simplifie

Le rapporteur s’accroche au sommet et aux côtés quand il en est tout proche, et le point B tourne de degré en degré, pour que les mesures tombent juste. Les angles du triangle sont affichés au degré près ; la somme exacte, calculée par le modèle, vaut toujours 180°. Les figures (papillon, feuille, panneaux) sont des dessins simplifiés et parfaitement symétriques ; dans la nature, la symétrie n’est jamais exacte. Le miroir est le rayon réfléchi par le traceur de rayons du laboratoire La lumière ; le pourcentage renvoyé par une simple vitre vient des formules de Fresnel du même modèle (verre BK7, lumière verte).

Sources

Les angles, les symétries et les axes viennent du modèle de l’atelier (modele.js), vérifié dans node ; le miroir et la vitre viennent du modèle du laboratoire La lumière (light.js).

  1. Ministère de l’Éducation nationale. Programme de mathématiques du cycle 3 (arrêté du 10 avril 2025) ; programme de mathématiques du cycle 4 (arrêté du 18 février 2026) ; programme de physique-chimie du cycle 4 (2015, consolidé en 2020) ; programme de physique-chimie de seconde (arrêté du 17 janvier 2019).
  2. Euclide (vers 300 av. J.-C.). Les Éléments, livre I : propositions 27 et 29 (parallèles et angles alternes-internes), proposition 32 (les angles d’un triangle valent deux droits). Traduction française de B. Vitrac, PUF, 1990–2001.
  3. Devichi C., Munier V. (2013). About the concept of angle in elementary school: Misconceptions and teaching sequences. The Journal of Mathematical Behavior 32 (1) : 1–19.
  4. Grenier D. (1988). Construction et étude du fonctionnement d’un processus d’enseignement sur la symétrie orthogonale en sixième. Thèse, université Joseph-Fourier, Grenoble. Résultats repris par Chaachoua Y. (2007), Grand N 79 : 61–83 (rappel horizontal ou vertical, distance gardée le long d’une direction qui n’est pas perpendiculaire à l’axe).
  5. Hecht E. (2017). Optics, 5e éd., Pearson : loi de la réflexion, miroirs plans, formules de Fresnel. Méthode du modèle light.js du laboratoire La lumière.
  6. Héron d’Alexandrie (Ier siècle). Catoptrique : la lumière réfléchie par un miroir suit le chemin le plus court.
  7. Girard A. (1629). Invention nouvelle en l’algèbre : la somme des angles d’un triangle sphérique dépasse 180° d’une quantité proportionnelle à son aire.
  8. Neugebauer O. (1975). A History of Ancient Mathematical Astronomy. Springer : le zodiaque babylonien de 12 signes de 30 degrés.
  9. Hales T. C. (2001). The Honeycomb Conjecture. Discrete & Computational Geometry 25 : 1–22.
  10. Libbrecht K. G. (2005). The physics of snow crystals. Reports on Progress in Physics 68 : 855–895.
  11. Instruction interministérielle sur la signalisation routière : panneaux AB4 (Stop), AB3a (Cédez le passage), B1 (Sens interdit), AB6 (route prioritaire), A14 (autres dangers). Les dessins de l’atelier sont simplifiés.