Etablissements
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Lycée LOUISE
MICHEL
93000 BOBIGNY
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M. J. C.
93700 DRANCY
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Professeur
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M. François GAUDEL
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Chercheur
associé
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M. Jean BRETTE (Palais
de la découverte)
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Thème n°2. Les deltaèdres (et
autres polyèdres)
Que
peut-on fabriquer [dans l'espace] avec des triangles
équilatéraux tous égaux ?
Avec quatre triangles,
par exemple, on peut fabriquer un tétraèdre (pyramide
à base triangulaire). Plus généralement on peut
fabriquer certains polyèdres, appelés deltaèdres (à cause de la forme de
la lettre grecque "delta" :
)]:
- Mais au fait,
qu'est-ce qu'un polyèdre ?
Admettons maintenant
qu'on sache ce qu'est un polyèdre (cube, octaèdre,
étoile ...). Un
deltaèdre est un polyèdre dont toutes le faces
sont des triangles équilatéraux.
- Recherche de méthodes pour
fabriquer des deltaèdres spectaculaires (par pliage par
exemple, ou avec des tiges de bois), ou d'autres formes à
base de riangles équilatéraux
Exemple 1. Réalisation d'un
endo-pentakis-icosi-dodécaèdre par pliage circulaire
: 
Exemple 2. Tressage de deltaèdres.
Qu'est-ce qu'un tressage ? Ci dessous, on donne deux
découpages permettant de tresser à gauche, un cube,
à droite un icosaèdre
Chercher des découpages permettant de fabriquer certains
deltaèdres par tressage. Est-ce toujours possible ? Les
modèles seront dessinés à l'aide d'un
logiciel de dessin et devront être effectivement
réalisés.
- Problèmes d'existence :
étudier les nombres de faces, d'arêtes, de sommets
des deltaèdres. Peut-on fabriquer des
deltaèdres avec cinq triangles équilatéraux,
six, sept, etc . et jusqu'à combien ? Peut-on continuer
indéfiniment ? Pensez vous que la géode (à la
cité des sciences et de l'industrie à Paris), par
exemple, soit fabriquée avec des triangles
équilatéraux ?
- Chercher à les
dénombrer : combien y-a-t-il de deltaèdres à
4 faces, 5 faces, Š10 faces, Š
- Y a-t-il une, ou
des relations entre les nombres de faces, d'arêtes, de
sommets ? Que se passe-t-il si l'on impose des règles
du type : trois faces par sommet, quatre faces par sommet, cinq
faces par sommet, six, sept . peut-on classer les polyèdres
qu'on a trouvés, et comment ?
- Quels sont les
deltaèdres convexes et pourquoi ... ?
- Est-ce qu'on
obtiendra toujours des polyèdres rigides ?
- Si l'on autorise
les polyèdres à présenter un trou (comme une
bouée) ou deux (comme un huit), ou plus, qu'est-ce qui
change ?
- Essayer de
fabriquer une surface fermée sans dessus ni dessous (comme
la bouteille de Klein) avec des triangles
équilatéraux.
Sujet n°2a
:
Coloriage des
deltaèdres. Nb.
d'élèves : 6 & 3
- Comment, avec le moins possible de
couleurs, colorer les faces de manière à ce que deux
faces adjacentes recoivent des couleurs différentes.
- Chercher des règles ; les
démontrer. Peut on colorier un deltaèdre dont tous
les sommets ont le même nombre de faces, (3, 4, 5..), avec
3, 4, 5 couleurs selon le cas, de telle façon que chaque
sommet possède n couleurs exactement et que deux faces
adjacentes soient toujours différentes. Si oui, de combien
de façons distinctes ?
Sujet n°2b
:
Deltaèdres convexes. [Exposé]
Nb. d'élèves : 4 &
0
- Quels sont les
deltaèdres convexes et pourquoi ...
Sujet n°2c
:
Polypolyèdres. [Exposé]
Nb. d'élèves : 3 &
3
Voici un exemple. Premier:
challenge : comment le fabriquer ?
Sujet n°2d
:
Deltaèdres de Möbius [Exposition sur stand]
Nb. d'élèves : 0 &
2
Voici un « delatèdre de
Möbius : 
nous le fabriquerons avec des «
fonds de tarte, ainsi que d'autres ayant des propriétés
similaires.
Sujet n°2e
:
Polyèdres flexibles [Exposé]
Nb. d'élèves : 0 &
1
Ils se déforment bien que leur
faces restent rigides.