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Polygones équilatéraux sur quadrillage

Posté par
Imod
13-01-25 à 16:53

Bonjour à tous

Il est connu que le carré est le seul polygone régulier dont les sommets sont aux nœuds d'un quadrillage orthonormé . Quels sont les polygones équilatéraux ( tous les côtés égaux ) convexes dont les sommets sont des nœuds de ce quadrillage ?

La partie directe est facile , la réciproque un peu plus astucieuse mais abordable .

On s'amuse sans abuser du blankage

Imod

Une question bonus : dans quelle catégorie faut-il ranger 2024 et 2025 ?  

Posté par
dpi
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 17:19

Bonjour,

Citation :
le carré est le seul polygone régulier dont les sommets sont aux nœuds d'un quadrillage orthonormé

Pourquoi en chercher d'autres?

Posté par
mathafou Moderateur
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 17:44

Bonjour,
un polygone équilatéral n'est pas forcément régulier.

Polygones équilatéraux sur quadrillage

Posté par
Imod
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 17:45

Contrairement au polygone régulier , le polygone équilatéral n'a pas nécessairement ses angles égaux

Imod

Posté par
dpi
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 18:12

Bien compris  

Posté par
verdurin
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 18:26

Bonsoir,
on a tous les losanges construits à partir de triangles rectangles à cotés entiers sur le modèle de mathafou.
On a aussi des hexagones construits à partir de ces triangles.

Polygones équilatéraux sur quadrillage

Posté par
mathafou Moderateur
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 18:50

on peut généraliser et arriver au polygone à n côtés où n est un diviseur du nombre de points à coordonnées entières du cercle de centre O et de rayon R (ici avec R=5)
au plus, avec ce rayon là, on arrive à un dodécagone.
aller au delà nécessitera un côté=R plus grand

Polygones équilatéraux sur quadrillage

intéressant sera de trouver un nombre impair de côtés, ou d'en prouver l'impossibilité.

Posté par
mathafou Moderateur
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 19:01

j'ai rayé "diviseur"
en particulier 10 n'est pas un diviseur de 12 !

Polygones équilatéraux sur quadrillage

Posté par
Imod
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 19:15

@Mathafou : tu es bien parti mais pourquoi toujours 3-4-5 ?

C'est l'autre côté qui est intéressant .

Imod

Posté par
mathafou Moderateur
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 13-01-25 à 19:28

pourquoi 3-4-5 ? parce que c'est le plus petit

Citation :
aller au delà nécessitera un côté=R plus grand

Posté par
dpi
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 14-01-25 à 07:20

Bonjour,
J'ai travaillé sans voir...
les triangles pythagoriciens de mathafou sont à la base des constructions.
J'ai fait quelques exemples convexes...

Polygones équilatéraux sur quadrillage

Posté par
Imod
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 14-01-25 à 08:19

On peut en effet multiplier les exemples quand le nombre de côtés est pair . En choisissant des entiers ayant plusieurs décompositions en somme de 2 carrés ,  puis en rangeant correctement les pentes pour la convexité on trouve tous les côtés pairs . Il reste à traiter le cas impair .

Imod

Posté par
mathafou Moderateur
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 14-01-25 à 12:56

comme ma figure de 13-01-25 à 18:50 le suggère, la question est équivalente à trouver un sous ensemble de somme nulle parmi les vecteurs d'origine O et d'extrémité à coordonnées entières sur un cercle de rayon R.
si R est entier, on a des triplet de Pythagore, alias décomposition de R2 en somme de deux carrés (CF Fermat) R2 = a2 + b2
La somme des vecteurs = 0 se traduit sur une des coordonnées par R = ai où les ai sont des solutions (signées) de l'équation précédente

Le plus petit nombre de solutions est 12 (cas de l'exemple R = 5), pour tout R premier de la forme 4k+1 (5, 13, 17, 29 ,,,)
conduisant aux polygone déjà cités à 4, 6, 8, 10, 12 côtés

pour en avoir d'avantage, et espérer avoir un sous ensemble de cardinal impair, il est nécessaire que R contienne plusieurs facteurs premiers 4k+1, éventuellement répétés.
le plus petit étant R = 52 = 25 donnant R2 = 625 = 7²+24² = 15²+20² donnant 20 points entiers sur le cercle de rayon 25
le suivant est R = 5*13 = 65
R2 = 63²+16² = 39²+52² = 33²+56² = 25²+60² donnant 36 points entiers
etc

de plus il faut traduire "convexe", est-ce toujours possible ?
la réponse est bien entendu oui pour tous les nombres pairs de côtés.

Posté par
Imod
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 14-01-25 à 17:25

Nous sommes bien d'accord que le cas pair est réglé si on sait qu'on peut trouver des entiers décomposables en autant de sommes de deux carrés qu'on le souhaite ( la convexité ne pose aucun problème ) . Le cas impair ne nécessite aucun calcul et se ramène complètement  à ta boucle qui doit se refermer . Après il faut trouver pourquoi la fermeture est impossible quand le nombre de côtés est impair .

Imod

Posté par
Imod
re : Polygones équilatéraux sur quadrillage 15-01-25 à 14:55

Dans ces problèmes de parités sur quadrillage il souvent intéressant d'utiliser des coloriages .

Imod



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