Sections de solides

LycéeMathématiquesIntersections d’un plan arbitraire avec les arêtes du cube, dédupliquées et ordonnées pour former un polygone de section convexe

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À propos de cette expérience

Faites glisser et pivoter un plan de coupe infini à travers un cube. Mesurez des triangles, des quadrilatères, des pentagones et des hexagones, et examinez les coupes dégénérées qui ne touchent qu’une arête ou un sommet.

Objectifs pédagogiques

  • Reliez l’orientation et la position du plan à un polygone de section.
  • Calculez l’aire et le périmètre de la section dans le plan lui-même.
  • Distinguez un polygone intérieur d’un segment tangent, d’un point ou d’une intersection vide.

Comment l’utiliser

  1. 1Examinez la section hexagonale centrale régulière et sélectionnez ses sommets.
  2. 2Déplacez le plan vers un sommet jusqu’à ce que la section devienne un triangle.
  3. 3Faites pivoter la normale pour obtenir une section carrée parallèle à une face.
  4. 4Déplacez-vous au-delà de la distance de support et expliquez pourquoi il ne reste aucune section.

Le modèle

Le curseur s représente le décalage normalisé par la distance de support du cube.
Des sommets plans ordonnés permettent d’obtenir l’aire réelle du polygone en trois dimensions.
La section centrale perpendiculaire à une diagonale de l’espace a cette aire.

Hypothèses

  • Le cube est fermé et le plan mathématique est infini. Le plan visible est une portion finie du dessin.
  • Les intersections situées dans une faible tolérance de coordonnées sont fusionnées ; ainsi, un plan passant par un sommet du cube ne crée pas de sommets de section en double.
  • Un segment ou un point a une aire polygonale nulle et aucun périmètre polygonal. Un plan confondu avec une face du cube a cette face entière pour intersection.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi une section d’un cube peut-elle avoir six côtés alors que chaque face en a quatre ?
  2. Q2Comment l’aire et le périmètre changent-ils lorsque toutes les longueurs du cube sont doublées ?

Foire aux questions

Une section triangulaire est-elle nécessairement une face du cube ?

Non. Elle peut couper obliquement trois arêtes du cube adjacentes près d’un sommet.

Peut-on lire avec précision le plus grand polygone visible à partir de sa représentation en perspective ?

Utilisez la valeur de l’aire. Le raccourcissement dû à la perspective modifie l’aire apparente à l’écran, mais pas l’aire calculée dans le plan.