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Patrons des solides

Coupe un solide le long de certaines arêtes et ouvre-le à plat. Les arêtes non coupées doivent garder toutes les faces reliées sans boucle - un arbre couvrant du graphe des faces - et tout arbre de ce genre est un patron. Le solide s'ouvre à ses charnières par rotations composées, l'aire du patron est vérifiée contre la surface, chaque paire de faces est découpée pour prouver qu'aucune ne chevauche, et les patrons sont comptés aux symétries du solide près : deux pour le tétraèdre, onze pour le cube, onze pour son dual.

Patrons des solides — Image réelle de l’application
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Ce qui se passe

Coupez un cube le long de sept de ses douze arêtes - les bonnes sept - et il s'ouvre à plat en l'un de onze patrons ; les mauvaises sept laissent deux morceaux ou une boucle. Les arêtes non coupées doivent former un arbre couvrant des faces, et tout arbre couvrant est un patron, même si certains se chevauchent une fois à plat. Le dépliage est un mouvement de charnières : chaque face pivote autour de l'arête partagée avec son parent jusqu'à ce que l'angle dièdre disparaisse. Le cube a onze patrons, l'icosaèdre quarante-trois mille. Choisissez un solide, choisissez les arêtes à couper, et dépliez-le et repliez-le.

Équations du module
Équations
un patron : les arêtes non coupées forment un arbre couvrant des faces
dépliage : chaque face tourne autour de son arête commune d'un angle π − angle dièdre
angles dièdres : tétraèdre 70.5°, cube 90°, octaèdre 109.5°, dodécaèdre 116.6°, icosaèdre 138.2°
patrons d'un cube : 11 ;  d'un icosaèdre : 43 380

Autres expériences

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Sommets, arêtes, faces — Image réelle de l’application

Math

Sommets, arêtes, faces

Un solide de quelques dizaines de faces, et V − E + F relu après chaque modification : trianguler une face, y placer un sommet, couper ou effacer une arête, découper une face, tout raffiner - un journal montre ce que chaque opération fait à V, E et F, et que χ ne bouge que lorsqu'on découpe un trou. Le genre se déduit de χ avec ses conditions énoncées : combien de morceaux, combien de boucles de bord, orientable ou non - sur un ruban de Möbius la formule donne des bonnets croisés à la place.

Un solide 4D qui traverse — Image réelle de l’application

Math

Un solide 4D qui traverse

Ce à quoi ressemble un solide à quatre dimensions vu de l'intérieur de l'espace à trois : seulement sa tranche, et la tranche change tandis que le solide traverse. Un tesseract qui arrive sommet en avant montre un tétraèdre qui grandit, perd ses coins, devient un octaèdre et rétrécit ; cellule en avant, il montre un seul cube pendant tout le passage. Les tranches sont construites à partir des cellules traversées, comptées, mesurées, et leur volume intégré sur le passage est le 4-volume dans toute orientation : Cavalieri, une dimension plus haut.

La fibration de Hopf — Image réelle de l’application

Math

La fibration de Hopf

Au-dessus de chaque point d'une sphère ordinaire se trouve, dans la sphère de dimension quatre, un cercle entier ; ces cercles la remplissent sans jamais se croiser - et pourtant deux quelconques d'entre eux sont enlacés, exactement une fois, quelle que soit la distance entre leurs points. Fais glisser un point sur le petit globe et regarde son cercle bouger dans la grande image ; prends tout un parallèle et les cercles tissent un tore. Le nombre d'enlacement est mesuré par l'intégrale de Gauss, et l'angle entre deux cercles vaut la moitié de l'angle entre leurs points - voilà pourquoi la sphère de Bloch d'un qubit a pour rayon un demi.