Cube inscrit dans un tétraèdre régulier
Réponses
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Bonjour soland,
Je crois que la solution réside dans le pavage de l'espace par tétraèdres et octaèdres.
Leurs sommets sont les centres des oranges de Kepler, une structure qui nous a déjà occupés. -
Si l'arête du cube est $c $, celle du tétraèdre est $\dfrac {3c\sqrt 6}2$
À confirmer. jacquot
Soient $c$ l'arête du cube et $a $ celle du tétraèdre.
La distance de deux arêtes opposées du tétraèdre est $a\dfrac {\sqrt 2 }2$.
En regardant le cube en face, j'en tire $c (1+\sqrt 2)=a\dfrac {\sqrt 2}2$, puis $a=c (2+\sqrt2) $ -
On sait que $V_T=\dfrac {a^3}{6\sqrt 2} $
Alors $V_T=\dfrac {(2+\sqrt 2)^3}{6\sqrt 2}c^3=\dfrac {24+14\sqrt 2}{6\sqrt 2}c^3 $
$$\dfrac {V_T}{V_C}=2\sqrt 2+\frac 7 3$$ -
J'inscris mon tétraèdre T dans un cube d'arête 2 ; l'arête de T est alors $2\sqrt{2}$.
Le dessin est une projection orthogonale parallèlement à une arête du tétraèdre,
qui me donne $2(2-\sqrt{2})$ pour l'arête du cube inscrit C, valeur confirmée par le dessin.
Les volumes sont $(2\sqrt{2})^3/(6\sqrt{2})$ pour T et $8(2-\sqrt{2})^3$ pour C.
Pour le rapport, j'ai
$$
\frac{1}{12}(10+7\sqrt{2}) \approx 1.66
$$
J'ai refait le calcul 3 fois, comment trancher ? -
Je me suis gouré, soland, mais toi aussi. Ton $1,66$ me semble vraiment trop petit.
Ci-dessous une vue en coupe dans un plan médiateur du cube et du tétraèdre.
Si $a$ est l'arête du tétraèdre et $d$ la distance de deux arêtes opposées, on a $(\frac a 2)^2+d^2+(\frac a 2)^2=a^2$ d'où $d=a\dfrac {\sqrt2}2$.
Soit $c$ l'arête du cube. Le dessin ci-dessous fournit l'équation $c(1+\sqrt 2)=a\dfrac {\sqrt 2}2$ d'où je tire $a=(2+\sqrt 2)c$.
Le volume du tétraèdre est alors $\dfrac{a^3}{6\sqrt 2}= \dfrac {(2+\sqrt 2)^3}{6\sqrt 2}c^3$.
Je me suis gouré dans le développement de ce cube.
$V_T=\dfrac {8+12\sqrt 2+12+2\sqrt 2}{6\sqrt 2}c^3=\dfrac{(20+14\sqrt 2)\sqrt 2}{12}c^3=\dfrac{7+5\sqrt 2}3c^3$
Le rapport des volumes serait plutôt environ $4,7$ -
Vu mon erreur.
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Bonjour!
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