NOMBRES – Curiosités, Théorie et Usages

 

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Sommaire de cette page

>>> Baderne d'Apollonius

>>> Baderne en nombres entiers

 

 

 

 

   

Baderne ou cercles d'Apollonius

 

Ensemble de cercles tangents inclus dans un cercle enveloppe, produisant une figure d'allure fractale.

Anglais: Apollonius Circles

 

 

Baderne d'Apollonius

Baderne: grosse tresse de marine qui sert à garnir les endroits à préserver du frottement ou de l'humidité.

Ici, il s'agit d'une figure fractale construite en répétant sans fin le problème des contacts d'Apollonius.

L'esthétique de la figure est adaptée en choisissant judicieusement les cercles de départ (trois, quatre …)

 

En haut en bleu les trois cercles de départ; en ocre les deux seuls cercles tangent possibles; puis, les six possibles (en jaune) à la troisième génération.

 

Une des figures les plus classiques, en bas, consiste à prendre trois cercles initiaux tangents et de même rayon (en bleu clair).

 

Dimension fractale

Dimension de Hausdorff des cercles d'Apollonius.

Anglais: Apollonian Gasket, Apollonian Net, Apollonius' Gasket, Curvilinear Sierpinsky Gasket,

Soddy Circles, Kissing Circles, Apollonian circle packing

Voir Cercle de Poincaré

 

 

Une baderne dans le cas général

 

 

Baderne entière

 

Quatre cercles en configuration de Descartes

Avec trois cercles quelconques et le cercle tangent intérieur. Ou dit autrement, quatre cercles tangents mutuellement  dont l'un est tangent intérieurement aux trois autres:

 

Si la courbure de chacun de ces quatre cercles est un nombre entier, alors la courbure de chacun des cercles de la baderne est un nombre entier.

 

Formule pour quatre cercles en configuration de Descartes:

 

Si c est l'inconnu, alors deux valeurs possibles pour cette équation du second degré. Elles sont telles que:

c1 + c2 = 2 (C + C' + C")

 

Cette relation montre que les rayons de courbure c1 et c2 sont des nombres entiers si a, b et c le sont. Le cercle qui contient les autres sera associé à une courbure négative.

 

 

Sur cette image en jaune, les quatre cercles initiaux sont particuliers: deux cercles avec une courbure égale à 1 et deux cercles avec courbure égale à 0, soit deux droites (cercle de rayon infini).

 

Application

Ce n'est pas que des figures géométriques esthétiques. La présence de nombres entiers est utilisée pour accélérer la recherche des nombres premiers par la méthode des cribles améliorés (méthode du cercle).

 

 

 

Les nombres entiers qui figurent ici sont les valeurs de la courbure (inverse du rayon) de chacun des cercles. La courbure du plus grand cercle étant égale à 1.

 

 

Cette baderne a été obtenue avec quatre cercles mutuellement tangents dont eux sont des cercles de rayon infini, soit les deux droites parallèles en haut et en bas.

 

 

 

Galerie

Sources: Voir les sites indiqués ci-dessous.

Pour ces images complètes et d'autres mettre "Apollonian gasket" dans un moteur de recherche

 

 

 

 

 

Suite

*  Apollonius CCC (trois cercles)

*  Cercles de Ford

*  Croissant avec trois cercles

*  Puissance d'un point

*  Trois cercles de Monge

Voir

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*  Fractales

*  GéométrieIndex

*  Les trois cercles et le théorème de Miquel

*  Résolution du triangle

Sites

*   Cercles d'Apollonius – Wikipédia

*   Baderne d'Apollonius – Robert Ferréol et Alain Esculier

*   Apollony Fractal – Paul Bourke – Construction, belles images

*   Apollonian Circles with Integer Curvatures – Steven Finch

*   A Tisket, a Tasket, an Apollonian Gasket – Dana Mackenzie

*  Fractal Science Kit – Fractal Generator – Ross Hilbert

Cette page

http://villemin.gerard.free.fr/GeomLAV/Cercle/Baderne.htm