Socrate: Sais
tu que les figures planes, telles les triangles, les rectangles
et autres, limitées par des segments s'appellent des
polygones?
Le serviteur:
Je le sais
Socrate: Et sais tu que lorsque ces polygones
ont tous leurs cotés et leurs angles égaux,
tels le triangle équilatéral, le carré,
le pentagone régulier, l'hexagone régulier,
on les appelle polygones réguliers ?
Le serviteur: Je le sais aussi
Socrate: Mais combien y a t il en tout de
polygones réguliers ?
Le serviteur: Manifestement autant
que l'on veut puisque leur nombre de cotés peut être
aussi grand que l'on veut.
Socrate: Et dans l'espace sais tu que les
figures solides telles les pyramides, les cubes et autres
s'appellent des polyèdres ?
Le serviteur: Je le sais
Socrate: Et sais tu que lorsque ces polyèdres
ont tous leurs cotés et leurs faces égales tel
le cube par exemple on les appelle polyèdres réguliers
?
Le serviteur: Je le sais
aussi
Socrate : Mais alors combien y a t il en
tout de polyèdres réguliers ?
Le serviteur: Vraisemblablement il va en
être des polyèdres réguliers comme des
polygones réguliers et ma pensée est qu'ils
sont eux aussi en nombre infini.
Socrate: revenons
aux polygones réguliers. Sais tu la valeur des angles
du polygone régulier de trois cotés, le triangle
équilatéral ?
Le serviteur: ils valent 60°
Socrate: et ceux du polygone régulier
de quatre cotés, le carré ?
Le serviteur: ils valent chacun 90°
Socrate: et ceux de l'hexagone régulier si
joliment fabriqué par les abeilles et qui s'obtient
en accolant six triangles équilatéraux ?
Le serviteur: Manifestement 120° puisqu'ils
sont l'accolement de deux triangles équilatéraux.
Socrate: ainsi plus le nombre de cotés
augmente, plus la valeurs des angles augmente pareillement
?
Le serviteur: Cela semble effectivement le
cas
Socrate: Mais dans notre progression, n'avons
nous pas oublié quelqu'un?
Le serviteur: Le pentagone régulier
qui a cinq cotés.
Socrate: Et quelle est la valeur de ses angles
aux sommets ?
Le serviteur: Je n'en sais rien
Socrate: Mais puisque tu as convenu que ces
valeurs vont en croissant et que pour le carré ,4 cotés,
ils sont de 90° tandis que pour l'hexagone, 6 cotés,
ils sont de 120°, tu conviens que cet angle inconnu pour
le pentagone, 5 cotés, est entre 90° et 120°
?
Le serviteur: J'en conviens.
Socrate: Dans un polyèdre
il y a des sommets. Prenons celui de la très belle
et grande pyramide d'Egypte. Sur ses quatre faces on s'aperçoit
que les angles valent environ 60° ce qui fait un total
de combien ?
Le serviteur: Si ces quatre angles font chacun
60°, il en résulte que leur valeur totale est de
quatre fois cette valeur à savoir 240°.
Socrate: Mais si, en gardant toujours la
même base, le sommet de la grande pyramide d'Egypte
avait été beaucoup moins haut , qu'en serait
il advenu de ses angles de chaque face?
Le serviteur: Ils seraient manifestement
devenus plus grands
Socrate: et qu'en serait il advenu de leur
somme?
Le serviteur: elle aussi serait alors devenue
plus grande.
Socrate: Mais entends tu par là qu'elle
aurait pu devenir aussi grande que l'on aurait voulu ?
Le serviteur: Assurément non, car
même à supposer que le sommet ait été
rabaissé jusqu'au sol, elle ne pouvait pas dépasser
360°
Socrate: Par conséquent la somme des
angles aboutissant à un sommet d'un polyèdre
doit toujours ètre inférieure à 360°.
Le serviteur: C'est une nécessité
évidente.
Socrate: revenons
à nos polyèdres réguliers. Leurs faces
sont des polygones réguliers. Quel est le plus petit
de ces polygones ?
Le serviteur: le triangle équilatéral
Socrate: Et quelle est la mesure de ses angles
?
Le serviteur: 60°
Socrate: En un sommet d'un polyèdre
peut on imaginer qu'il y ait seulement deux faces qui aboutissent
?
Le serviteur: C'est évidemment impossible
car ces faces seraient plaquées l'une sur l'autre!
Socrate: Peut on alors imaginer qu'il y ait
trois faces formées de triangles équilatéraux
ce qui ferait en ce sommet un total angulaire de 180°
?
Le serviteur: absolument
Socrate: peut on imaginer, comme dans la
belle pyramide d'Egypte, qu'il y en ait quatre ce qui, nous
l'avons vu, ferait un total de 240° ?
Le serviteur: évidemment oui.
Socrate : peut on imaginer qu'il y en ait
cinq ce qui ferait un total de 300° ?
Le serviteur: ma réponse est toujours
oui.
Socrate: peut on imaginer qu'il y en ait
six ce qui ferait un total de 360° ?
Le serviteur: cette fois ci ce n'est plus
possible puisque nous avons vu que la somme des angles aboutissant
à un sommet d'un polyèdre doit toujours ètre
inférieure à 360°
Socrate: et peut on imaginer qu'il y en ait
plus de six, c'est à dire sept, ou huit ou plus encore
?
Le serviteur: encore moins possible évidemment.
Socrate: Ainsi en un sommet d'un polyèdre
dont les faces seraient des triangles équilatéraux,
ne peuvent concourir que trois ou quatre ou cinq de ces triangles.
Ce qui ne fait que trois possibilités ?
Le serviteur: j'en suis d'accord.
Socrate: passons au
polygone régulier suivant, le carré. Ses angles
font 90°. Peut on imaginer qu'en un sommet d'un polyèdre
il en arrive trois, ce qui ferait un total de 270°
Le serviteur: oui, c'est possible
Socrate: C'est d'ailleurs ce qui se passe
dans le cube. Mais peut on imaginer qu'il en arrive quatre
ce qui ferait un total de 360° ?
Le serviteur: Impossible ici encore
Socrate: et impossible de même d'imaginer
qu'il en arrive plus de quatre ?
Le serviteur: c'est évident
Socrate: par suite il n'existe qu'un seul
polyèdre régulier dont les faces soient des
carrés. D'ailleurs ce polyèdre nous le connaissons
c'est le cube.
Le serviteur: oui
Socrate: passons au
polygone régulier suivant: le pentagone régulier
dont nous avons vu que les angles sont inférieurs à
120°. Peut on imaginer qu'en un sommet d'un polyèdre
régulier il en converge trois ?
Le serviteur: Puisque ses angles sont inférieurs
à 120° leur somme à trois sera inférieure
à 360° et c'est tout à fait possible.
Socrate: Mais peut on imaginer qu'en un sommet
d'un polyèdre régulier il en converge plus de
trois ?
Le serviteur: encore moins possible que pour
le carré.
Socrate: par suite il n'existe qu'une seule
possibilité de polyèdre régulier dont
les faces soient des pentagones réguliers ?
Le serviteur: C'est bien ce qui résulte
de notre observation.
Socrate: passons alors
au polygone régulier suivant: l'hexagone régulier
dont les angles font exactement 120°. Peut on imaginer
qu'en un sommet d'un polygone régulier il en converge
trois?
Le serviteur: Non, car la somme ferait 360°
ce qui est impossible comme nous l'avons vu.
Socrate: et pareillement pour tous les autres
polygones réguliers à plus de six cotés
?
Le serviteur: apparemment oui.
Socrate: Ainsi, contrairement
aux polygones réguliers du plan, il n'existe pas dans
l'espace une infinité de polyèdres réguliers,
mais il n'existe que cinq possibilités, à savoir,
trois dont les faces sont des triangles équilatéraux,
un dont les faces sont des carrés, et un dont les faces
sont des pentagones réguliers.
Le serviteur: Eh oui, absolument !
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