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Deux bouts de carré pour un disque

Posté par
Imod
17-01-23 à 11:46

Bonjour , un petit problème pour tous

Peut-on recouvrir complètement un disque de diamètre strictement supérieur à 1 avec deux morceaux d'un carré de côté 1 ?

On blanke dans un premier temps et surtout on s'amuse

Imod

Posté par
LittleFox
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 13:12

J'avais une solution mais en relisant la question je vois que le suis fourvoyé

Néanmoins, c'était un petit problème intéressant:

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Mais c'est trop facile pour Imod

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 15:28

Bonjour,

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Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 15:44

Bonjour LittleFox et Dpi

Vous avez tous les deux compris la question de la même façon et vous avez la même approche avec un diamètre de 4-2\sqrt{2}  . Je ne pense pas que l'on puisse faire mieux mais c'est à voir .

Dans le problème que je propose on a un seul carré de côté 1 , coupé en deux , qui doit recouvrir un cercle de diamètre supérieur à 1 .

Imod

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 16:31

Bonjour

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Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 16:44

Suite

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Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 16:48

Soit

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Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 17:59

Si tu regardes le point de tangence en bas , j'ai bien peur que tu ne dépasses pas un diamètre de 1 , mais bel essai

Imod

Posté par
verdurin
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 18:02

Salut Imod.
On peut : un dessin assez mal fait

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Posté par
verdurin
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 18:24

Un ajout :

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Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 19:05

>Imod

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Posté par
verdurin
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 19:12

Erreur fatale : j'ai cherché à recouvrir un cercle et non un disque.

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 19:14

@Verdurin : Il faudrait que tu fournisses un dessin plus précis , j'ai du mal à voir où sont les deux morceaux .
@Dpi : J'ai bien peur que tu retombes sur le même os

Imod

Posté par
larrech
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 19:26

Bonjour,

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Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 19:28

@Verdurin : nos messages se sont croisés , tu peux détailler pour le cercle ? c'est déjà pas mal

Imod

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 17-01-23 à 19:35

En effet Larrech , il reste tout de même une petite marge

Imod

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 09:18

Suite

On attend pour  un carré de coté 1 qui semble difficile...
Pour 2 carrés j'ai refait mon calcul..

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Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 11:40

Tu rejoins LittleFox pour 2 carrés .

Pour un seul carré , je peux dire qu'il est possible de recouvrir un disque de diamètre supérieur à 1 mais je n'ai aucune idée du maximum pouvant être approché ou atteint .

Imod

Posté par
GBZM
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 14:06

Bonjour,
On peut voir ici une façon de faire (on n'est pas obligé de regarder).
Rien ne dit que ce soit la façon optimale.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 14:32

Bonjour,
@GBZM,

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Posté par
GBZM
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 15:07

J'ai bien précisé "infinitésimale" et averti qu'il faut manier la pièce découpée avec précaution.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 15:11

N'ayant pas pensé à utiliser l'ascenseur, je n'avais pas vu la légende sous la figure

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 16:14

>GBMZ
Ayant déjà répondu ,je me suis permis de voir ta belle animation.

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Posté par
larrech
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 16:37

Bonjour,

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Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 17:24

Mon idée était très proche de celle de GBZM

Deux bouts de carré pour un disque

Il ne faut pas hésiter à déplacer le centre de rotation .

Imod

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 18-01-23 à 17:29

Une méthode de construction ( on peut sans doute faire varier les angles des triangles :

Deux bouts de carré pour un disque

Imod

PS : inutile de blanker maintenant

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 19-01-23 à 08:13

Bonjour,
Il semble que la solution "oreilles de chat" soit la solution.
Cela pose les questions suivantes:
*solution symétrique dans ce cas x=1/(2+2)
*solution dissymétrique   avec triangles rectangles non isocèles et différents.
*utilisation d'epsilon pour la bande de liaison.

Qui trouvera le plus grand D    (1.025<D<1.05 )

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 19-01-23 à 11:58

En calculant le diamètre correspondant à ma construction précédente on arrive à D\approx 1,0278082824735201 (  On peut donner la valeur exacte mais elle n'est pas sympathique ) .

Imod

Posté par
verdurin
re : Deux bouts de carré pour un disque 19-01-23 à 12:05

Avec un peu de retard, le recouvrement du cercle :
Deux bouts de carré pour un disque
Les parties sont délimités par le cercle.
La partie bleue est fermée et il faut faire un décalage epsilonesqe de la partie rouge obtenue par rotation de la partie verte autour du centre du cercle.

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 19-01-23 à 12:16

D'accord , mais il me semble que les morceaux verts ne sont liés que par un point donc d'intérieurs disjoints : un ou trois morceaux ?

Imod

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 19-01-23 à 15:00

je pense que verdurin est toujours sur 2 carrés  (1.1715)

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 09:28

Bonjour,
Je reviens sur les oreilles de  chat et la dissymétrie...
Je pense que l'on peut couvrir un disque légèrement plus grand en agrandissant de 0.05 les cotés  de celle de droite.
Il faut observer que les deux hypoténuses des triangles  rectangles doivent rester orthogonales.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 12:21

Bonjour

une appliquette Geogebra pour jouer avec ces paramètres :
Deux bouts de carré pour un disque
(image statique ici, voir le lien)

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 12:22

Il est vrai que la partie droite du disque demande plus de surface mais quand on change l'angle en conservant l'orthogonalité on déplace le triangle du bas ( qui passe en haut )  , il faut donc composer .

Deux bouts de carré pour un disque

On commence par fixer "x" qui va fournir la taille du diamètre  , puis  on fait varier l'angle "â" jusqu'à placer ( si possible ) la partie verte .

Imod

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 12:28

@Mathafou , nos message sont partis en même temps

Mes images sont clairement trop grandes et je n'ai aucune compétence pour réduire leurs tailles , je te laisse toute liberté pour les rendre plus présentables .

Imod

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 12:42

PS :
mon appliquette commence par choisir la découpe (paramètres) puis trace le cercle qui est contenu dans le recouvrement des deux morceaux
elle est simplifiée en prenant comme hypothèse que le plus grand cercle intérieur au polygone BNFEMN'C'GAHD'M' est
- tangent à BC et à EF
- passe par H (intersection de C'D' avec AB)

ce n'est pas forcément vrai car selon les dimensions il faudrait choisir d'autres tangentes et point de passage
elle teste donc si tous les autres points sont bons et râle si ça déborde.

la construction est affichée par la case à cocher.
d'abord on détermine le centre de la rotation qui amène les hypoténuses sur les côtés et donc le sommet S en A (classique)
le centre O du cercle est construit comme intersection de la bissectrice des droites (EF) et (BC) et de la parabole de foyer H et de directrice (BC)
on peut le faire "règle et compas", mais une construction par coniques est plus rapide sur Geogebra.

edit : 3 sommets oubliés du polygone de recouvrement.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 12:59

@ Imod taille des images
ça dépend déja avec quoi tu les fabriques

pour ma part je fait une copie de zone d'écran
si la taille est correcte sur l'écran (règlages dans le logiciel de dessin ou de Geométrie, zoom) , la taille de la copie d'écran est fatalement bonne.
j'ai eu bien trop de déboires de ce genre en exportant directement le résultat du logiciel de dessin ou de géométrie. (génère une image au format drap de lit, ou des textes microscopiques etc)

pour faire une copie de zone d'écran ça dépend de ton système.
c'est désormais en natif dans les mac (depuis belle lurette) et dans Windows (depuis Windows 8, une des applis système à mettre dans la barre des tâches)
jadis il fallait utiliser un logiciel tiers, ou modifier (rogner) la copie de tout l'écran (touche imp.Ecran) par un logiciel de retouche d'image comme Paint.

pour redimensionner après coup, tu peux toujours utiliser Paint.
l'inconvénient étant qu'il réduit d'autant les lettres et les épaisseurs des traits
raison pour laquelle je laisserai tes images telles qu'elles
(tes traits fins risqueraient de disparaitre en redimensionnant)

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 13:01

Avec cette belle appli de Mathafou , il serait bien que chacun donne le maximum qu'il a obtenu pour epsilon

Imod  

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 16:51

J'aime bien le "déborde"

Deux bouts de carré pour un disque

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 17:33

J'ai un peu mieux , en fait le 45° a l'air plutôt performant .

Deux bouts de carré pour un disque

Imod

PS : merci à Mathafou pour les conseils

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 18:13

Encore un léger mieux toujours avec 45° :

Deux bouts de carré pour un disque
Imod

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 18:26

on remarquera que pour ces cas là les points M et N' sont quasiment confondus
ajouter une contrainte de liaison entre a et b garantissant cela exactement pourrait peut être améliorer la précision du réglage...
mais pas dit que ce soit vraiment mieux.

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 18:39

Oui ainsi que E' et H  et 45° pour l'angle , contrairement aux apparences on ne gagnerait rien en cassant les symétries .

A confirmer bien sûr

Imod

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 19:14

en imposant a = b (et avec = 0)
on ne fait pas mieux que r = 0.51375 pour a = b = 0.27344
(et M et N' sont bien distincts)
la dissymétrie entre a et b est donc bénéfique...
bien entendu avec un plus grand on perd ...

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 19:31

e = 0.001, a = 0.271 et b = 0.303 donne r = 0.51619

je suis avantagé avec l'appli native car je peux taper des valeurs précises de a et de b dans la zone de saisie
contrairement à l'appli web.
mais rien n'interdit de la télécharger pour l'exécuter avec toutes les fonctionnalités de Geogebra sur le PC en direct.
(évidemment il faut avoir installé Geogebra sur le PC ...)

Posté par
LittleFox
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 22:47

Il y a les même fonctionnalités sur la version en ligne.

Il suffit de cliquer sur les 3 points verticaux en haut à droite puis "ouvrir avec l'appli GeoGebra".

Ça revient à changer le 'm' dans l'url en 'classic':

Posté par
mathafou Moderateur
re : Deux bouts de carré pour un disque 20-01-23 à 23:28

j'ai fini par trouver la zone de saisie dans l'appli Web : elle était en gris tellement pâle qu'elle m'était passé inaperçue
pourtant elle était à l'endroit "habituel".

Posté par
LittleFox
re : Deux bouts de carré pour un disque 21-01-23 à 00:31


En partant du cercle, on obtient:

a=1-r\sqrt{2}
b=r*(2-\sqrt{2})
F' est sur le cercle: (b\sqrt{2}+a-r)²+(1-r)²=r² \Rightarrow (1-r(3-\sqrt{2}))²+(1-r)²=r²

La solution n'est pas jolie mais on a:
r = \frac{4 - \sqrt{2} - 2 \sqrt{\sqrt{2}-1}}{11 - 6 \sqrt{2}} \approx 0.51639889986599921
a \approx 0.26970167221495805
b \approx 0.30249947194695649

En mettant ces valeur (avec =0 et =45°) dans l'app de mathafou, on a bien le cercle couvert.

Posté par
dpi
re : Deux bouts de carré pour un disque 21-01-23 à 08:34

Bonjour
On arrive donc à la fin d'un bel exercice
Avec les 3 décimales pour a et b et avec une bande de liaison virtuelle...
On peut considérer que Littlefox a dompté le monstre

Deux bouts de carré pour un disque

Posté par
Imod
re : Deux bouts de carré pour un disque 21-01-23 à 12:10

En effet , un beau résultat après un non moins beau travail collectif et une conclusion de LittleFox

On peut se montrer tatillon en notant qu'il n'est pas prouver qu'on n'a bien trouvé  le rayon maximum  mais bon ...

Une généralisation possible du problème serait de remplacer le carré par un polygone régulier et 1 par le diamètre du cercle inscrit . On peut aussi augmenter le nombre de morceaux mais ce sont d'autres histoires

Merci à tous les participants

Imod







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