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Sphères, boules et sections de solides

Deux formules pour la boule, et le réflexe qui te dit d'avance quelle forme apparaît quand on coupe un solide.

MathématiquesCollège3e

Coupe une orange en deux : la tranche est un disque parfait. Coupe-la n'importe où ailleurs : encore
un disque, juste plus petit. Les solides coupés obéissent à des règles simples. 🍊

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C'est quoi le délire ?

Attention au vocabulaire, il est piégeux :

  • la sphère est une surface (la peau du ballon, rien à l'intérieur)
  • la boule est le solide plein (le ballon avec tout ce qu'il contient)

Une section d'un solide par un plan, c'est la figure plane qui apparaît sur la coupe.
Selon le solide et l'orientation du plan, tu obtiens un cercle, un rectangle, ou une réduction.

La formule magique

Pour un rayon R :

  • Aire de la sphère = 4 × π × R²
  • Volume de la boule = (4/3) × π × R³

Les sections à connaître :

  • Sphère coupée par un plan → un cercle (boule → un disque). Si le plan passe par le

centre, on obtient un grand cercle, de même rayon que la sphère

  • Pavé droit, plan parallèle à une face → un rectangle identique à cette face
  • Cylindre, plan parallèle à la base → un disque de même rayon que la base
  • Cylindre, plan contenant l'axe → un rectangle
  • Cône ou pyramide, plan parallèle à la base → une réduction de la base

On teste sur un exemple

Un ballon de basket a un rayon R = 12 cm.

Volume de la boule :

  • V = (4/3) × π × 12³ = (4/3) × π × 1 728 = 2 304 π
  • V ≈ 7 238 cm³, soit environ 7,2 L d'air (arrondi au cm³ près)

Aire de la sphère :

  • A = 4 × π × 12² = 4 × π × 144 = 576 π
  • A ≈ 1 810 cm² (arrondi au cm² près)

Et si tu le coupes en deux en passant par le centre, la section est un disque de rayon 12 cm.

Le piège classique

Écrire 4/3 × π × R² ou 4 × π × R³ : les exposants se mélangent. Retiens que le volume est en
cube (trois dimensions), l'aire en carré. Autre piège : oublier de cuber le rayon
entier. 12³ = 1 728, pas 12 × 3 = 36. Et n'utilise π ≈ 3,14 qu'à la fin du calcul.

L'astuce pour retenir

« Quatre tiers pi R cube » — chante-le, c'est la formule la plus demandée du brevet en géométrie
dans l'espace. Pour les sections : « je coupe parallèlement, je retrouve la même forme que
la face ou la base ».

Teste-toi

Réponds sans regarder la fiche — 0/3

1. Le volume d'une boule de rayon R est…

2. La section d'une sphère par un plan qui la coupe est toujours…

3. On coupe un cylindre par un plan parallèle à sa base. On obtient…

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