Pavage apériodique du plan par deux triangles rectangles

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mathelot
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pavage apériodique du plan par deux triangles rectangles

par mathelot » 02 Mai 2008, 22:53

bjr ,

Voiçi l'idée, venue des pavages de Roger Penrose:

le nombre d'or vérifie:



soit



On définit donc l'angle tel que
et


On part d'un triangle rectangle ABC, rectangle en A,ayant ces deux angles complémentaires pour angles adjacents de l'hypoténuse.

A partir du sommet A, on mène récursivement deux hauteurs
à partir de chaque pied de hauteur obtenue à l'étape précédente.
vous voyez le truc ?

Au bout de quelques opérations, les lignes polygonales obtenues se "raccordent" . Il faut faire les calculs pour le montrer. On découpe ainsi le triangle initial en un nombre fini de petits triangles rectangles, tous semblables au grand , avec seulement deux motifs,deux patrons P1 et P2. La famille des petits triangles possède donc deux classes d'isométrie. Comme il y a un aspect "fractal" dans la construction, ABC étant pavé par des triangles semblables à lui-même, on peut donc paver l'ensemble du plan,
par des triangles , soient isométriques au patron P1 ou isométriques au patron P2.

On montre que le pavage obtenu est apériodique, car le rapport
entre le nombre de triangles d'une, ou, l'autre taille,P1 ou P2, a une limite irrationnelle. :zen:

Ce qui me plairait serait de réaliser sous Adobe Postscript le ou les
pavages obtenus pour les exposer sur le Web.

Le problème de paver le plan,a-périodiquement, avec un seul motif est encore un problème ouvert.



Jean_Luc
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par Jean_Luc » 03 Mai 2008, 04:26

Salut,

Je ne suis pas sur de bien comprendre :look2: je suis un peu fatigé.
Est-ce que tu t'attends a quelque chose comme ça ? J'ai fait ça
vite fait....

Pour n=10 step, j'obtiens:

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par mathelot » 03 Mai 2008, 10:38

oui, sublime,

maintenant, ce que j'ai fait:
1)
on arrête d'itérer le tracé de hauteurs au bout de quatre ou cinq itérations dès que les pieds de hauteurs coïncident de part et d'autre d'une base
(on doit itérer en tout 4 ou cinq fois).

2) j'avais tracé cela au crayon et à la gomme: on peut garder un pavage de ABC avec uniquement deux tailles de triangles P1 et P2.
Par exemple, ton pavage comporte classes d'isométries.

Pour ce faire, on déconstruit les triangles élémentaires trop petits.
pour se ramener à un pavage de ABC composé de deux tailles de triangles.

3)
Ensuite, le dessin est "fractal" , ie., on retrouve ABC en son intérieur.
On peut donc faire l'opération inverse, partir de ABC et en faire une "expansion" pour paver l'intégralité du plan. Le pavage obtenu est apériodique.

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par mathelot » 03 Mai 2008, 11:04

jean-luc,

le dessin est super.

Peux tu programmer seulement deux tailles de triangles, l'une en bleu et l'autre en jaune ?

puis faire l'expansion à partir d'un petit triangle ABC pour obtenir
un pavage ?

l'angle à considérer est °
et son complémentaire.

cordialement,

Jean_Luc
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par Jean_Luc » 03 Mai 2008, 14:52

mathelot a écrit:jean-luc,

le dessin est super.

Peux tu programmer seulement deux tailles de triangles, l'une en bleu et l'autre en jaune ?

puis faire l'expansion à partir d'un petit triangle ABC pour obtenir
un pavage ?

l'angle à considérer est °
et son complémentaire.

cordialement,


OK, je vais voir ce que je peux faire...

Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 13:09

Salut,

Désolé pour cette réponse tardive, j'ai eu une journée un peu chargée hier... :lol3:
Ceci-dit je ne comprends pas bien comment tu choisis les tailles des 2 triangles et comment tu "déconstruis" les triangles trop petits.
J'ai fait un petit dessin jusqu'à n=5 , le moment ou les hauteurs se "connectent". J'ai numéroté les points, pourrais-tu me désigner ici un exemple de choix de P1 et P2 ?

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Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 19:44

OK, je pense avoir compris, es-tu d'accord avec ça ?

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Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 20:25

J'ai un doute, je "selectionne" les triangles par leur surface, il y a donc
4 triangles (symètrique 2à2).

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par mathelot » 04 Mai 2008, 21:48

je savais que c'était beau.
:ptdr: :ptdr: :ptdr: :ptdr:



Il y a des trucs extra: il y a des périodicités locales.

on va montrer que ce pavage du plan est apériodique (il n'admet aucune période).


moi aussi, je classe les différents triangles (tous semblables) en triangles isométriques, grâce aux aires par un procédé fort simple.


question: il me semble que tu as pû obtenir uniquement deux patrons ?
deux classes d'isométrie, une bleue et une rouge ?


à mon avis, il y a un moyen d'éviter les rectangles.

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par mathelot » 04 Mai 2008, 21:54

Bonsoir Jean luc,

peux-tu redessiner le triangle du message n°6 de notre conversation,
les sommets étant désignés par des lettres au lieu d'entiers naturels, pour faciliter les échanges épistolaires ?

Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 22:11

mathelot a écrit:
question: il me semble que tu as pû obtenir uniquement deux patrons ?
deux classes d'isométrie, une bleue et une rouge ?



Oui, je n'ai pas testé toutes les possibiltés de triangles. Je vais essayer
d'obtenir d'autres dessins. En fait, les 2 pavages que j'ai postés sont censés
être les mêmes, pour justement tenter de répondre à ta deuxième question,
et je n'ai pas trouvé de periode.

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par mathelot » 04 Mai 2008, 22:15

On va démontrer qu'il est a-périodique.

Pourrais tu republier les triangles du message 6 avec des lettres ?

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classer les triangles isométriques

par mathelot » 04 Mai 2008, 22:29

voiçi un algorithme visuel enfantin pour repérer les tailles
par les aires. Tous les triangles sont semblables.


On part d'un triangle rectangle ABC rectangle en A, nommé ABC dans le sens trigonométrique direct , avec
°
et
°

est le nombre d'or.

Ce 1er triangle a une aire de 1, par convention.

Quand on mène une hauteur,elle découpe le triangle en deux triangles semblables , entre eux et au triangle ABC. L'aire BCH découpée du coté de est celle de ABC multipliée par , vérification facile, et l'aire AHC découpée du côté de est celle de ABC multipliée par


On dit alors que ABH, d'aire est de taille 1 et le triangle AHC, d'aire est de taille 2.

Ce que j'ai vérifié , c'est qu'il est possible de paver ABC en triangles
uniquement de taille 4 et 5. Je ne me rappelle plus si l'on peut éviter les rectangles. Et les hauteurs se connectent.

Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 22:38

Voila,

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Je vais essayer avec d'autres tailles de triangles, pour voir...

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Taille des triangles semblables

par mathelot » 04 Mai 2008, 23:03

On dit qu'un triangle est de taille si son aire vaut
aire

voilà les tailles respectives que l'on note au fur et à mesure des découpages:

ABC=0
ABT=1
ACT=2
ATa=3
aTC=4
FBI=3
FTi=4
AFQ=5
TFQ=4
ARa=4
TRa=5
IDB=4
IDF=5

Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 23:19

Voici un autre pavage, en fait il semble qu'il y ait seulement 2 pavages possibles.
(A confirmer...)
pour des tailles (n,n+1) ou (n+1,n+2).

Image

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par mathelot » 04 Mai 2008, 23:28

aRW=6,ARW=5,AWQ=6,RWQ=7

QF et QW se connectent.
démo: Par similarité
dans le triangle AWR.
dans le triangle AFT.
Les deux longueurs sont égales car

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Pavage apériodique

par mathelot » 04 Mai 2008, 23:39

Jean_Luc a écrit:Voici un autre pavage, en fait il semble qu'il y ait seulement 2 pavages possibles.
(A confirmer...)
pour des tailles (n,n+1) ou (n+1,n+2).

Image



re,

Quel algorithme utilise-tu pour le dessin ? On va essayer de montrer qu'ils sont a-périodiques. L'idée, c'est d'évaluer la proportion de triangles de taille
k et k+1 (k fixé) dans un dessin rectangulaire, et de montrer que cette proportion a pour limite un irrationnel quand les dimensions du dessin tendent vers l'infini (le pavage tend alors à recouvrir le plan)

ça ne me parait pas évident ce que tu appelles deux pavages ? il y en aurait
que deux , à isométrie directe près ? je subodore qu'il y en a une infinité.

Jean_Luc
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par Jean_Luc » 04 Mai 2008, 23:55

Bon effectivement la méthode que j'utilise n'est peu être pas correcte.
En gros je choisis un triangle ABC grand, je choisis une petite taille (k grand),
et je découpe jusqu'à atteindre k ou k+1.
Ce qui me chagrine, c'est que je n'utilise pas du tout le fait que les hauteurs
se connectent...

Je suis un peu perdu...

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par mathelot » 05 Mai 2008, 00:04

Jean_Luc a écrit:Bon effectivement la méthode que j'utilise n'est peu être pas correcte.
En gros je choisis un triangle ABC grand, je choisis une petite taille (k grand),
et je découpe jusqu'à atteindre k ou k+1.
Ce qui me chagrine, c'est que je n'utilise pas du tout le fait que les hauteurs
se connectent...

Je suis un peu perdu...


si c'est ok.

1) dis moi combien vaut k ?

As tu remarqué, que par rapport au cadre (carré) dans lequel est dessiné
le pavage, celui-çi se comporte de façon curieuse par rapport aux diagonales ?

2)comment est situé le triangle ABC par rapport au cadre (carré) ?

PS: il y a un truc que je n'ai pas regardé du tout. Tout point ,dans l'intérieur
du triangle, peut être repéré par ses coordonnées barycentriques. j'espère de jolies formules pour les coorodnnées des points du maillage. :doh:

 

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