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Édition du: 29/12/2024

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Quantité de CARRÉS dans le CERCLE

   

Il existe une variété de problèmes concernant la quantité de carrés recouvrant un cercle:

*      Carrés tous internes au cercle ou possibilité de chevauchement;

*      Carrés alignés type pavage ou carrés en vrac;

*      Rayon du cercle en nombres entiers ou en nombres réels.

      

 

Sommaire de cette page

>>> Combien de carrés dans un cercle

>>> Cas du carré inscrit dans le cercle

>>> Problème de Gauss

>>> Maximum de carrés en vrac

Débutants

Géométrie

 

Glossaire

Géométrie

 

 

Combien de carrés dans un cercle

haut

 

Plus grand carré dans le cercle

Nous cherchons à inclure une quantité maximale (Q) de carrés unités dans un cercle de rayon R donné en nombres entiers.

 

Trois cas se présentent (détaillés ci-dessous):

*    les carrés unités sont assemblés pour former un grand carré inscrit dans le cercle; ou

*    les carrés sont alignés et forment une figure la plus proche de la circonférence du cercle.

*    Idem, mais les carrés peuvent avoir des orientations quelconques.

 

Note

Un autre problème consiste à compter les carrés alignés d'une figure polygonale recouvrant le cercle tout en chevauchant la circonférence.

 

 

 

Cas de cafféq alignés internes au cercle

 

Cas des carrés chevauchant la circonférence

R = 3 => Q = 24

 

 

Cas du carré inscrit dans le cercle

haut

 

Nombres entiers

Assembler les carrés unité en un grand carré et l'inscrire dans un carré revient à s'intéresser au carré inscrit dans un cercle.

Ici, nous souhaitons que le diamètre soit un nombre entier.

La diagonale du carré est alors égale au diamètre du cercle: D = C2.

Dans le cas de n = 3 et Q = n² = 9, on a: D = 4,24… et, le nombre entier immédiatement supérieur est 5.

 

Liste des valeurs du diamètre entier pour n de 1 à 25:
2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 15, 16, 17, 19, 20, 22, 23, 25, 26, 27, 29, 30, 32, 33, 34, 36.

 

En imposant un rayon entier, la valeur du diamètre sera un nombre pair et deviendra:
2, 4, 6, 6, 8, 10, 10, 12, 14, 16, 16, 18, 20, 20, 22, 24, 26, 26, 28, 30, 30, 32, 34, 34, 36.

   

 

Cas du carré inclus

R = 5 => Q = 9

 

 

Comparaison des diamètres pour diamètre entier ou rayon entier (diamètre pair)

 

 

Problème de Gauss

haut

 

Maximum de carrés alignés ou problème de Gauss

C'est le cas le plus étudié.

Le centre du cercle est au centre du carré central.

La quantité maximale de carrés unités alignés inclus dans un cercle de rayon à partir de 1 est:
1, 5, 213, 37, 61, 97, 129, 177, 221, 27710, 349, 413, 489, 569, 657, 749, 845, 957, 1073, 119320, 1313, 1441, 1581, 1733, 1877, 2025, 2209, 2369, 2553, 272530, 2909, 3117, 3305, 3513, 3721, 3941, 4181, 4405, 4645, 488940, 5145, 5401, 5653, 5941, 6213, 6493, 6769, 7065, …  OEIS A341198

 

 

Cas du maximum de carrés unités alignés

 

 

Voir Gauss

 

 

Maximum de carrés en vrac

haut

 

Maximum de carrés en position quelconque

Dans ce cas, on cherche plutôt le rayon du cercle  le plus petit contentant n carrés unités. Le rayon étant exprimé par un  nombre réel (en non pas entier).

 

Ces cas sont listés et illustrés pour n de 1 à 35 dans l'article Squares in Circles d'Erich Friedman

 

Par exemple
Pour Q = 8, le rayon vaut: 1,978…
Pour Q = 9, on a: 2,077…

Voir liste ci-dessous

 

Cas du maximum de carrés unités en vrac

Q = 8 =>  R = 1,978…

 

 

Rayon minimum des cercles contenant de 1 à 10 carrés unités

n nombre de carrés dans le cercle de rayon R; Ce/Ca: rapport des aires entre cercle et carrés

Voir Nombre  2,121…

 

 

Cas de n  = 9

Le cercle passe exactement par les quatre points rouges

 

L'aire bleue (4,560…) est proche de la moitié de celle des carrés verts (9)

 

 

 

Suite

*      Carré le plus grand couvert par k cercles identiques

*      Carrés dans le cercle – Énigme

*      Quadrature du cercle

*      Quantité de CARRÉS droits ou obliques dans le quadrillage d'un carré

Voir

*      Allumettes

*      Carré

*      Carré

*      Carrés avec allumettes

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Site

*      Empilement dans le plan – Descartes et les Mathématiques

*       Squares in Circles d'Erich Friedman

*       Gauss's Circle Problem – Wolfram MathWorld

*       Algorithme de tracé d'arc de cercle de Bresenham – Wilipédia Voir le site anglais pour les animations

*       How many squares fit in a circle – Mathematics – Formule conservative destine à la conception des wafers de circuits intégrés

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http://villemin.gerard.free.fr/GeomLAV/Carre/CarCercl.htm