Un tour de baguette
Bonjour à tous
Je me suis reposé une question que j’avais sans doute déjà proposé ici sous une forme différente .
On considère un polygone simple du plan et une baguette rectiligne dont les extrémités sont liées à la frontière du polygone . La baguette est de taille maximale dans le sens où lorsqu’elle se déplace , ses extrémités peuvent couvrir le périmètre du polygone alors que ce serait impossible avec une baguette plus grande .
La question : dans cette situation , une des extrémités de la baguette est-elle assurée de pouvoir parcourir la totalité du périmètre ?
Merci d'avance pour la participation
Domi
Réponses
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Je n'arrive pas à comprendre la question.
Ou plutôt, je n'arrive pas à comprendre le descriptif avant les 2 mots 'La question'.
Si le polygone est un triangle la longueur de la baguette, c'est quoi ? Le plus petit des 3 côtés ?
Le polygone est forcément convexe ?Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
L'hypocrisie est pire qu'une vérité qui fait mal. Franck Ntasamara. -
Idem. J’ai pris le cas du triangle, même équilatéral, et je ne sais pas de quelle taille est cette baguette.
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Je vais essayer d'être plus clair
La taille de la baguette est fixée et ses deux extrémités sont sur la frontière du polygone qui n'est pas nécessairement convexe . L'intégralité de la baguette n'est pas obligée de rester à l'intérieur du polygone mais les deux extrémités doivent rester sur la frontière et en se déplaçant doivent pouvoir couvrir l'intégralité du périmètre . Une petite baguette pourrait aisément réaliser cet exploit , on choisit donc une baguette de taille maximale ( la hauteur d'un triangle équilatéral ou la largeur d'un rectangle ) .
Dans ces conditions est-on assuré que chaque extrémité de la baguette peut parcourir l'intégralité de la frontière ?
Domi
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Ok. Une petite baguette proche de la taille d’un point peut parcourir tout le périmètre. On agrandit alors la baguette. La taille maximale est celle où, si on prend un triangle, alors elle est trop grande pour toucher le périmètre, quel que soit l’endroit où on la pose. En effet, pour un triangle équilatéral, la hauteur réalise de maximum. Est-ce que cette baguette peut parcourir tout le périmètre en restant sur le périmètre du triangle en ses extrémités ?Ce doit être ça, la question ?
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Pour un triangle rectangle, je pense que ça ne marche pas. L’hypoténuse est cette longueur maximale. Et la baguette sort.
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Pour le triangle rectangle , il me semble que la plus grande baguette a la taille de la hauteur issue de l'angle droit .
Domi -
Je le prends ABC isocèle et rectangle en A.Alors… je crois que je viens de comprendre mon erreur…
On n’est pas obligé de s’approcher de B et de C en même temps. -
Et on est seulement au niveau du triangle
Ce problème pose beaucoup de questions .
Domi -
Ça me fait penser à un triangle dessiné sur un tableau noir. Et une craie blanche. On la pose contre le tableau comme pour colorier l’intérieur du triangle, sur la tranche. Et on s’ordonne de toujours faire glisser la craie en la mettant ses extrémités sur le périmètre.
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En tout cas on peut edit majorer la longueur de la baguette, en prenant le minimum des longueurs des segments de la ligne brisée , où $B_t:[0,1] \rightarrow {(\mathbb{R}^2)}^{n}$ , $t \mapsto (tA_0+(1-t)A_1,...,tA_{n-1}+(1-t)A_0)$, avec $(A_i)_{0\leq i\leq n-1}$ les sommets du polygone.
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Moi ça me fait penser à des problématiques de vilebrequin. On a notre baguette avec un point "avant" A, et un point arrière "B". Quand A avance, il tire B, mais parfois ça bloque. Parfois, quand A avance, il faut que B recule, pour éviter un blocage ultérieur ...
Par contre, je vois mal pourquoi tu dis que dans le cas du triangle équilatéral, la baguette devrait avoir comme longueur la hauteur de ce triangle.
Ou plutôt si, ça y est, je vois.
Si on place M au milieu d'un des côtés, et si on trace un cercle de centre M et de rayon R, avec R supérieur à la hauteur du triangle, alors ce cercle ne coupe le triangle en aucun point.
Donc avec une baguette de longueur R, c'est sûr, on ne pourra pas faire tourner la baguette tout autour du triangle.
Donc on choisit la longueur aussi grande que possible pour ne pas avoir cette réponse évidente, et on regarde si on peut faire tourner notre baguette, sans blocage.
Mais dans ce cas, pourquoi choisir la largeur dans le cas du rectangle, logiquement, on devrait choisir $\sqrt{l^2+\frac{L^2}{4}}$ (sauf erreur)
Ou alors, autre interprétation :
On a un polygone (par exemple un triangle équilatéral, ou un rectangle ).
On a une baguette , et on veut pouvoir faire 'rouler' cette baguette autour du polygone, en gardant les 2 extrémités sur le bord du triangle, et faire un tour complet.
Quelle est la longueur max de la baguette qui permet cela ?
Réponse : on peut faire tourner la baguette sur tout le tour du triangle équilatéral tant que la longueur de cette baguette reste inférieure à la hauteur du triangle. ou tant que cette longueur ne dépasse pas la largeur dans le cas d'un rectangle.Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
L'hypocrisie est pire qu'une vérité qui fait mal. Franck Ntasamara. -
Dans le cas du rectangle , à un moment donné la baguette va se retrouver dans la direction de la largeur l , sa taille ne peut donc pas excéder l .
Domi -
Oui, pour le rectangle non carré la largeur suffit comme taille, puis on déplace le segment parallèlement à ce petit côté. Par contre on peut prendre plus long et c’est ce que l’on cherche si je ne m’embrouille pas 😬. Mais prendre la longueur, ça ne marche pas toujours (si par exemple la longueur est bien plus grande que la largeur).Par exemple le rectangle 1x3 et la longueur 1,5 marche, je pense.Je n’ai rien sous la main pour écrire 🤨 mais j’imagine que Pythagore doit nous aider à traiter le cas du rectangle, non ?
Édit : je crois arriver au résultat de lourrran, la baguette plus longue que la largeur balaye alors le rectangle de travers et doit au moins parcourir la moitié de la longueur. -
Je vois mal comment les milieux des longueurs du rectangle peuvent tous les deux être atteints par une baguette plus grande que la largeur .
Domi -
@Domi,
oui, mais j'essaie de reformuler l'exercice de façon claire.
Tu dis qu'on a un polygone et une baguette de taille maximale (terme pas vraiment défini).
Et tu demandes : peut-on faire glisser la baguette de telle façon que ...
Pour un polygone donné, la réponse sera donc Oui ou Non. Ce ne sera pas une longueur ou je ne sais quoi, mais un booléen.
Mais comme la notion de taille maximale n'est pas clairement définie, je proposais une reformulation :On a un polygone (par exemple un triangle équilatéral, ou un rectangle ).
On a une baguette , et on veut pouvoir faire 'rouler' cette baguette autour du polygone, en gardant les 2 extrémités sur le bord du triangle, et faire un tour complet.
Quelle est la longueur max de la baguette qui permet cela ?
Réponse : on peut faire tourner la baguette sur tout le tour du triangle équilatéral tant que la longueur de cette baguette reste inférieure à la hauteur du triangle. ou tant que cette longueur ne dépasse pas la largeur dans le cas d'un rectangle.
Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
L'hypocrisie est pire qu'une vérité qui fait mal. Franck Ntasamara. -
@Dom, si j'ai une baguette un peu plus longue que la largeur du rectangle
On va avoir un blocage.
Si à un moment on a notre baguette dans la position (EF) par exemple, le point du bas va pouvoir aller vers $G$, $I$ ; à ce moment là, l'autre point sera en $D$. Et si on continue de faire glisser le point du bas vers $J$, il faudrait que l'autre point saute en $K$ .... interdit.Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
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Oui mais une fois arrivé en [ID]. Je déplace plutôt l’extrémité supérieur de D vers C, puis ma baguette glisse le long du côté [BC] vers la gauche, jusqu’à B. Puis je remonte par la gauche.
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En fait la baguette ne fait pas à priori un tour complet du polygone mais ses extrémités balayent son périmètre . La question est de savoir si chacune des extrémités de la baguette va pouvoir à coup sûr parcourir toute la frontière du polygone .
Désolé pour la formulation très maladroite de la question initiale .
Domi -
On cherche la longueur maximale pour que ce soit le cas, n’est-ce pas cela le problème posé ?
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L'objectif est qu'une des 2 extrémités fasse un tour complet. Là, tu as une construction qui permet à une extrémité d'aller de faire à peu près les 3/4 du parcours, mais pas le tour complet. L'extrémité qui est en E puis G puis I, elle est plus à gauche que l'autre à ce moment là du trajet, et elle est condamnée à rester plus à gauche que l'autre.
Pour qu'elle passe à droite de l'autre, il faudrait qu'à un moment la baguette soit verticale (TVI), et c'est impossible.Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
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Alors j’ai encore mal compris. J’avais en tête « si les deux extrémités écrivent du rouge alors on peut tracer tout le périmètre en rouge ». Désolé je n’ai pas relu le cahier des charges.Je le cite, ci-dessous :
La question : dans cette situation , une des extrémités de la baguette est-elle assurée de pouvoir parcourir la totalité du périmètre ? -
Oui, j’avais encore réinterprété à tort l’énoncé.Du coup la réponse est « non » pour les rectangles non carrés.
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Pour un rectangle la réponse est : Oui .
La question n'est pas simple -
Je vais me coucher alors car je pense que ma tête est embrouillée.
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plsryef a dit :En tout cas on peut edit majorer la longueur de la baguette, en prenant le minimum des longueurs des segments de la ligne brisée , où $B_t:[0,1] \rightarrow {(\mathbb{R}^2)}^{n}$ , $t \mapsto (tA_0+(1-t)A_1,...,tA_{n-1}+(1-t)A_0)$, avec $(A_i)_{0\leq i\leq n-1}$ les sommets du polygone.
pas d'accord:
considère un hexagone régulier ABCDEF et prends une baguette de longueur AC (qui est plus grand que chaque côté): elle fait le job!
sauf à ce que je dise une sottise.
Cordialement
Paul -
Pour un rectangle : prenons déjà une baguette un peu plus courte que la largeur du rectangle, une extrémité tourne autour du rectangle, et elle tire l'autre extrémité. Les 2 extrémités tournent, dans le même sens. Simple.
Et si la baguette a comme taille la largeur du rectangle, ça marche encore.
Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
L'hypocrisie est pire qu'une vérité qui fait mal. Franck Ntasamara. -
En fait j'ai dit une bêtise... c'est minorer qu'il fallait utiliser mais j'ai encore du mal à comprendre la question,j'ai l'impression qu'il y en a 2:1)trouver la longueur maximale de la baguette dont une extrémité peut parcourir le polygone avec l'autre extrémité sur le polygone2)cette baguette "qui maximise", permet-elle aussi de parcourir le polygone en entier avec l'autre extrémité.je veux comprendre si j'ai bien compris le problème.En revanche ce qui minore la longueur de la baguette qui maximise c'est le diamètre du polygone, si ce diamètre est atteint uniquement en des couples de points isolés.Une idée si le polygone est symétrique par rapport à un axe, la réponse sera oui, en supposant que l'on connaît la réponse de 1), en remontant le temps.Et pour être bien sur, la longueur maximale dans le cas du rectangle c'est la largeur ?et est ce que @Domi , dans le cas du rectangle, le centre de la baguette fait ce parcours en rouge ?Et une autre question, est ce que dans le cas du losange la longueur maximale, c'est la distance entre le point d'intersection d'une médiatrice d'un côté avec son côté opposé à l'un des deux sommets du segment initial ? ou c'est autre chose ?
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Ma question est plutôt la deuxième , on pourrait dire plus simplement qu'on a une "grande" baguette telle que chaque point de la frontière du polygone peut être atteint par au moins l'une de ses extrémités . On se demande si l'ensemble du périmètre peut être atteint par chacune des extrémités de la baguette . Si on peut répondre affirmativement à cette question , la suite logique serait de savoir si la baguette peut alors toujours réaliser plusieurs tours c'est à dire que son mouvement ne se limiterait pas à un simple aller-retour perpétuel . La plus grande baguette dans un losange a la taille de sa plus petite hauteur . Une question qu'il faut se poser : la baguette en question passe-t-elle par toutes les directions possibles ?
Domi -
Bonjour
Une conjecture dont je crains qu'elle vole vite en éclats:
$C$ est une courbe plane fermée, polygone ou pas - pas trop exotique tout de même (en particulier: de périmètre fini et n'ayant qu'un nombre fini d'intersections avec toute droite)-.
Pour toute droite $D$ (du plan de la courbe $C$) telle que $C\cap D$ soit non vide, $d(D)$ est la distance maximale entre deux points de $C\cap D$.
Pour toute direction $\Delta$, $m(\Delta)$ est le max des $d(D)$ pour les droites $D$ de direction $\Delta$.
Conjecture forte:
La longueur maximale d'une baguette satisfaisant les désirs de Domi est le minimum des $m(\Delta)$.
Conjecture faible:
La longueur maximale d'une baguette satisfaisant les désirs de Domi est majorée par le minimum des $m(\Delta)$.
J'essaie!
Cordialement
Paul
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Bonjour Paul et merci pour ta participation régulière aux problèmes que je propose 😊
Je ne suis pas sûr que la présentation que j’ai choisie soit vraiment la bonne : la taille de la baguette parasite le problème ( du moins en partie ) . J’en propose une autre :
On prend une baguette dont les extrémités peuvent couvrir toute la frontière du polygone : chaque extrémité pourra-t-elle effectuer le même travail voire faire plus d’un tour ?
Domi
PS : sinon je suis bien d'accord avec toi la limitation aux polygones est artificielle mais il faut franchir une marche après l'autre .
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Par exemple, on considère le polygone suivant et la baguette.
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justement je voulais savoir tu prenais quel polygone limite:dans le second(edit 21/08/25 00:53 au sens de dernier) cas la baguette 2 ne semble plus fonctionner.
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@Domi : il me semble que le polygone répond aussi à la question d'origine, car si la baguette que j'ai dessinée à côté du polygone ne permet pas à une extrémité de faire le tour, alors la baguette de taille maximale ne le permettra pas non plus.L'extrémité gauche de la baguette va rester dans la partie gauche, et l'extrémité droite dans la partie droite.
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Voici une autre solution.
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Je pense qu'il y a quiproquo.
La question a évolué.
A priori , Domi cherche à répondre à cette question :
On a un polygone et une baguette AB (A est rouge, et B est bleue) ; l'extrémité B arrive à parcourir tout le polygone, pendant que A reste sur la frontière du polygone, mais le polygone est un peu tordu, et il n'y a pas moyen de faire en sorte que B fasse un tour, et A fasse également un tour 'en même temps'.
A mon avis, pour des raisons que j'appellerais de topologie, un tel polygone ne peut pas existerTu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
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@Marco, dans la série de dessins, l'extrémité B de la baguette est toujours à gauche par rapport à l'extrémité A.
L'extrémité B n'est jamais dans la partie la plus à droite du polygone , elle ne fait pas le tour du polygone.
On est dans une configuration très similaire à la configuration du rectangle, avec une baguette plus longue que la largeur du rectangle.
La baguette ne peut jamais être orientée à la verticale, et donc c'est mort.Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
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En effet ça marche , joli !
Domi -
Du coup, je dirais « en effet, ça ne marche pas » car on peut dessiner le polygone avec une seule des extrémités mais on ne peut pas dessiner le polygone avec l’autre extrémité seule.
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Comme Dom, je ne vois pas ce qui marche. On a trouvé une figure complexe qui a les même propriétés que le rectangle.
Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué.
Mais pas comme Dom : on ne peut pas dessiner le polygone avec une seule des extrémités : Si on choisit l'extrémité qui est sur la droite, elle ne pourra pas atteindre le point le plus à gauche. Et inversement.Tu me dis, j'oublie. Tu m'enseignes, je me souviens. Tu m'impliques, j'apprends. Benjamin Franklin
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J'ai raté quelques messages . La figure de @marco répond bien à la question initiale : chaque point de la frontière du polygone est atteint par la baguette et pourtant celle-ci ne peut pas faire un tour complet . Pour moi il y avait deux autres questions :
1°) Une des extrémités de la baguette peut traverser tout le périmètre , en est-il forcément de même pour la deuxième ?
2°) Les deux extrémités peuvent chacune couvrir la frontière du polygone , la baguette est-elle assurée de pouvoir effectuer plusieurs tours ou peut-elle être condamnée à un éternel mouvement de va et vient ?
Domi -
Oui exact lourrran… décidément… on pourrait croire que c’est volontaire de ma part mais je vous assure que ce n’est pas le cas 🤣
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Bonsoir
j'ai (je crois) une courbe fermée $C$ et une baguette $AB$ telles que lorsque $B$ a parcouru $C$, $A$ ne l'a pas fait.
Mais je ne suis pas sûr que la question à laquelle je pense répondre ait jamais été posée dans ce fil!
Aussi, pour ne pas embrouiller un peu plus ce fil, j'attends qu'on me dise si je suis dans le sujet!
Bien à tous
Paul
Bonjour!
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