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Niveau énigmes
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Trisection de la croix

Posté par
Imod
15-03-20 à 08:49

Bonjour et bonne santé à tous

Comment découper un pentamino en forme de croix en trois polygones de même périmètre et de même aire ?

Amusez-vous bien

Imod

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 15-03-20 à 10:58

Bonjour,
Animation pour période de confinement

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Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 15-03-20 à 12:00

Suite,

j'ai changé mon échelle:

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Posté par
trapangle
re : Trisection de la croix 15-03-20 à 13:37

Bonjour,

Merci Imod !

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Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 15-03-20 à 18:39

J'ai cherché pour vérifier aussi les périmètres...

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Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 15-03-20 à 18:57

Merci pour vos réponses

Avec une croix à côtés rationnels , on doit pouvoir trouver des parts à côtés rationnels , non ?

Imod

Posté par
ty59847
re : Trisection de la croix 15-03-20 à 20:01

On doit avoir une solution de ce type, avec 2 traits parallèles :

Trisection de la croix

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 11:51

>ty59847
Effectivement avec les deux diagonales à 45° on  y arrive pour les aires 5/3.
Coté des 4 triangles jaune  0.632993 et complément  à 1 pour les deux petits triangles blancs.
Par contre pour les périmètres j'obtiens  7.043 et 7.15 ??

Posté par
LittleFox
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 14:34


C'est bon ça?

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Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 15:01

>littlefox

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Posté par
LittleFox
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 15:41


Oups

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Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 15:50

>imod

Vivement ta solution...

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>Littlefox

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 17:25

Merci pour l'intérêt que vous portez au problème mais j'ai eu une journée de dingue et aucun moment pour regardez vos propositions .

J'ai une solution en trois polygones ( simples ) dont les côtés sont parallèles à ceux de la croix . Après , il ne faut pas hésiter à se balader un peu ( il paraît que ce n'est pas conseillé en ce moment ) .

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 18:41

Bonjour et merci d'animer

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Posté par
ty59847
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 18:56

Je proposais 2 traits parallèles, mais pas forcément à 45°. J'avais vérifié qu'en les mettant à 45°, et en respectant la contrainte sur les aires, alors la contrainte sur les périmètres n'était pas respectée.
Je vais tenter de mettre ça en équation, pour que les 2 contraintes soient respectées. Ou bien, je vais programmer ça.  A voir.

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 16-03-20 à 23:47

Bonsoir,

désolé, je ne sais pas blanker l'image

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*Sylvieg>j'ai blanké *

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 00:22

correctif :  XY = 1 + OX   sur mon image du 16-03-20 à 23:47

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 00:54

Bonne nuit,

J'ai regardé la solution de Sylvieg, c'est évidemment LA solution !
"Après , il ne faut pas hésiter à se balader un peu" proposait aussi imod !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 06:50

Bonjour vham,
Ta solution me semble séduisante aussi

Pour placer l'image où on veut :
Après l'avoir téléchargée, elle apparaît sous le rectangle zone de saisie.
Il suffit de cliquer dessus comme pour les symboles du bouton ou les

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 07:50

Pour ce qui est de "LA" solution, elle est plus compliquée que prévu

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 08:23

Bonjour aux nouveaux .

La solution que j'ai est réalisable sur un quadrillage , elle peut-être trouvée par un élève de primaire mais il faut tâtonner un peu .

Imod  

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 09:58

Question:

Comme on ne demande pas en plus que les polygones soient similaires ,il y  certainement
de nombreuses solutions ,quelle sera privilégiée ?

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 10:40

Il n'y a pas vraiment de solution privilégiée . J'avais trouvé ce problème sur un site d'exercices pour le cycle 3 ( cm1-cm2-6ème ) et je m'étais amusé avec lors d'une réunion particulièrement soporifique .

Si on veut relever des solutions particulières , on peut chercher par exemple celles qui ont le plus petit périmètre pour une aire donnée . On peut faire la même recherche avec des lacets à la place des polygones mais je ne sais pas si c'est réellement intéressant . Fabriquer une solution est assez facile , il suffit de couper la croix en trois parts égales et faire des zigzag s pour corriger les périmètres sans changer les aires . Je donne ma solution en blanker pour une croix de côté 6 (  je me suis mis au niveau primaire ) .

 Cliquez pour afficher

Imod

    

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 11:32

Voici une solution, pas niveau primaire :

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Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 11:59

Si ça reste élémentaire avec un quadrillage suffisamment fin . Tu n'as pas donné la longueur DJ .

Imod

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 12:15

Bonjour,

une solution élégante sur un quadrillage d'unité de longueur = 1/3

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 12:23

@Wham : ton blanqué est illisible .

Imod

Posté par
trapangle
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 12:25

Bonjour,

Imod @ 17-03-2020 à 11:59

Tu n'as pas donné la longueur DJ .


DJ n'est pas nécessaire, vu qu'on connait JD+EF+GH+IK

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 12:34

bonjour,

je remets mon image sans blanker...
pourtant je la vois en regardant le "code source du message...!!!
je suis vraiment nul : qui paut m'expliquer en détail comment blanker une image ?

Aire par couleur = 15,  périmètre = 32 unités (unité de longueur = 1/3

 Cliquez pour afficher


*Sylvieg>j'ai blanké *

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 12:34

Si tu veux , donc DJ=?

Imod

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 12:43

Bravo Wham , très jolie solution sur un petit quadrillage

Imod

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 13:58

Pour mon DJ (ça fait un peu disco...) : Il suffit que DJ+DI soit inférieur à JK.
Autrement dit le segment HI peut être très bas, mais alors il ne reste qu'un filament de largeur 1/36.
Mais il faut EF = GH. Et le point D pas confondu avec J et le point I pas confondu avec K.

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 14:08

@vham,
Pour blanker une image, as-tu essayé ce que je raconte dans mon message de 6h50 ?
Mais ton image de 12h15 est lisible !

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 14:34

Et bravo pour ta solution, beaucoup plus séduisante que mon tire bouchon

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 15:03

Si ce problème avait été proposé dans un forum primaire , la réponse aurait sans doute  été immédiate . Je m'étais compliqué la vie parce que je m'ennuyais et vous m'avez suivi parce qu'avec moi c'est rarement simple

Je ne sais pas s'il y a une morale à tirer de tout ça ?

Le périmètre de Wham  est vraiment faible . Je ne ne suis pas sûr qu'on puisse faire plus bas même avec des lignes courbes .

En tout cas , merci à tous

Imod

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 17:12

Bonjour,
En ces temps ,la croix de wham nous est  "phamilière"
C'est la plus belle solution pour les 3 aires :
Si on réduit l'échelle à l'unité au lieu de 3 ,le périmètre n'est pas le plus faible  10.66
Pour mémoire j'ai touvé  6.54 sauf erreur

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 17:22

C'est nous qui te remercions
Un petit dernier en tire bouchon avec filaments pour essayer de vraiment te convaincre que la longueur DJ est presque quelconque :

 Cliquez pour afficher

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 17:33

J'avais bien compris Sylvieg mais il m'arrive de faire ma tête de cochon

La solution de Dpi offre bien un plus petit périmètre mais les lignes ne sont pas parallèles à celles de la croix  . Si on accepte des chemins quelconques , il faut s'attendre à des segments ou à des morceaux de cercles .

Imod

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 18:02

>imod

Je ne donne que deux coups de  ciseaux (ce qui n'était pas interdit)...
flèche bleu     0.545922
flèche rouge  0.637396
Le  défi reste ouvert périmètre 6.5415 à battre

Trisection de la croix

Posté par
Imod
re : Trisection de la croix 17-03-20 à 19:11

Je suis un peu allergique aux valeurs approchées . Les valeurs données par Trapangle coïncident avec les tiennes . Pour les côtés parallèles aux axes on peut faire un escalier suivant les lignes diagonales mais on allonge le périmètre ( ça me rappelle un vieil exercice qui montrait que 1=2 ) . Je ne crois pas non plus qu'on puisse gagner en autorisant les courbes mais je peux me tromper .

Imod

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 18-03-20 à 08:08

Je viens  de voir la solution de trapangle

J'ai évité l'équation de degré 3 en liant la longueur de la diagonale donnant l'aire à  
cette même longueur liée à l'égalité des périmètres.

Posté par
LittleFox
re : Trisection de la croix 18-03-20 à 10:03


Je pense gagner un peu en utilisant des arcs de cercles

Trisection de la croix

J'ai utilisé la technique "des bulles de savons", angles de 120° en M et 90° en O.

En fixant l'aire de la partie gauche à 5/3, on obtient r = \sqrt{\frac{2/3}{pi/3 - \sqrt{3}/4}} \approx 1.042

Le périmètre de la partie gauche est donné par p_1 = 2 + r(1+\frac{2\pi}{3}) \approx 5.224
Et les périmètres des parties droites par p_2 = 6 + r(\frac{\pi}{3}-\frac{\sqrt{3}}{2}-\frac{1}{2}) \approx 5.668

Ces deux périmètres ne sont évidemment pas identiques. Mais on peut les rendre identiques en faisant les zigzag qui vont bien sur les arcs q et q' de façon à augmenter les périmètres sans changer les aires.

Les périmètres seront alors p = p_1 + 2(p_2-p_1) = p_2 + (p_2-p_1) = 10 - r(\sqrt{3} + 2) \approx 6.112

Ce qui est bien plus petit que les 6.5415 de dpi

Qui dit mieux?

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 18-03-20 à 10:53

>Littlefox

je pense que les arcs q et q' sont font partie d'un triangle de Reuleaux  de périmètre   donc ils mesurent /3
Ta flèche gauche a donc un périmètre de 5.094 et celui des deux autres formes 5.413
ce qui avec ta théorie de l'escalier devrait améliorer  ton 6.112

Posté par
LittleFox
re : Trisection de la croix 18-03-20 à 12:08

>dpi
Ils font partie de triangle de Reuleaux mais r ne fait pas 1. D'où le r/3 dans les formules de p1 et p2.
Note que O est proche de G mais n'est pas équivalent.
C'est donc déjà inclus dans mes calculs.

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 18-03-20 à 15:31

Tout à fait exact ,mal vu tes arcs que je croyais  de rayon 1   au lieu de 1.042
La  superposition O/G  m'a tuer....
Il sera difficile de faire mieux.

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 19-03-20 à 10:30

Bonjour,

Désolé, mais j'avance avec prudence que p2 = 6.668 et non 5.668 dans 18-03-20 à 10:03
Partant du point D : p2=4.5-0.021+ arc + MN
l'arc vaut 1.042*/3 et MN vaut 2-1.042*(3)/2

Ce qui conduit déjà à p1+2*p2 > 3*6.5415

Posté par
derny
re : Trisection de la croix 19-03-20 à 10:41

Bonjour à tous
Je fais une courte apparition (pris par ailleurs) pour dire que, simplement en regardant la figure on arrive à plus de 6.5 de périmètre à droite ...

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 19-03-20 à 14:26

>vham

Dès que j'ai vu la réponse de Littlefox, j'ai calculé :
la figure de droite en supposant que  les 0.042 soient pris  à moitié sur les deux branches:
avec un arc de 1.0911 et une branche de  0.902
0.979+3.5+1.0911+0.902=6.472
Pour l'égalité avec un escalier au lieu de l'arc ,j'ai pas vérifié .

Posté par
dpi
re : Trisection de la croix 19-03-20 à 14:36

>derny
Je me souviens de ta spécialité des formes....
Je pense que le bon score sera autour de 5.35
Au passage la branche de liaison horizontale n'est pas de 0.902,mais de 2-0.902
ce qui porte les périmètres des figures de droite à 6.66...

Posté par
vham
re : Trisection de la croix 19-03-20 à 16:26

Bonjour,

--> dpi : vos "3 périmètres de 6.54151926" du 15-03-20 à 18:39 sont le minimum d'une façon certaine.

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