Flexagone

Le flexagone est un objet plat de forme polygonale, en général construit par pliage de papier, pouvant par dépliage et repliage suivant les mêmes plis, présenter d'autres faces que les faces initiales. Sa construction s'inspire du ruban de Moebius.

Les 12 configurations possibles d’un hexa-hexa-flexagone
Animation : manipulation d’un tri-hexaflexagone

Il en existe plusieurs formes, mais la plus connue est le trihexaflexagone: un hexagone formé de 9 triangles équilatéraux, et qui contient trois faces différentes.

Les préfixes que l’on peut ajouter au nom indiquent le nombre de faces différentes du flexagone puis son nombre de côtés. Par exemple, un hexa-tétra-flexagone a la forme d’un carré et possède six faces différentes, un dodéca-hexa-flexagone a la forme d'un hexagone et possède douze faces différentes, etc.

Histoire

Le flexagone a été découvert par Arthur Harold Stone, un étudiant en mathématiques britannique, en 1939, alors qu’il étudiait à Princeton. Le format de papier aux États-Unis (lettersize) étant différent de celui d'Angleterre (foolscap), il recoupa ses feuilles de cours pour les adapter à son classeur, et joua avec les bandes de papier ainsi obtenues[1].

L’objet enthousiasma plusieurs personnes qui fondèrent un « Comité d'investigation chargé d'enquêter sur les propriétés du flexagone ». Il était composé de plusieurs personnes, qui deviendront ensuite célèbres dans leur disciplines respectives : Bryant Tuckerman, étudiant en mathématiques, Richard P. Feynman, étudiant en physique, et John W. Tukey, alors jeune professeur de mathématiques[1].

B. Tuckerman mit au point une méthode topologique appelée Tuckerman traverse déplacement de Tuckerman ») pour révéler toutes les faces d’un flexagone[1].

Les flexagones ont ensuite été introduits au grand public par Martin Gardner, un spécialiste des mathématiques récréatives, qui écrivit à leur propos dans sa rubrique «Mathematical Games» pour le magazine Scientific American[2].

En 1955, Russell Rogers et Leonard D'Andre demandèrent un brevet d’exploitation pour le hexahexaflexagone, qui leur fut accordé en 1959, et qui imaginait l’objet en tant que jouet, ayant une visée publicitaire ou un but éducationnel[3].

Différents flexagones

Le tritétraflexagone

Un tritétraflexagone.

Le tritétraflexagone est le plus simple des tétraflexagones. Il a la forme d’un carré et possède trois faces différentes.

L’hexatétraflexagone cyclique

Il s’agit d’un tétrahexagone possédant six faces, et dont la construction ne requiert pas de colle. Il a la particularité d’être cyclique, c’est-à-dire que l’on ne rencontre pas d’impasse lors de son pliage, mais que l’on retombe indéfiniment sur sa position initiale.

Hexaflexagones

L'objet plat à la forme d'un hexagone. Selon l'épaisseur, il peut correspondre à un trihexaflexagone, un tetrahexaflexagone ou un hexahexaflexagone

Le trihexaflexagone

C'est le plus simple et le plus connu, il est constitué à partir d'une bande de papier pliée en 9 triangles équilatéraux (10 si l’on compte la face servant à coller les bords opposés).

Il peut fléchir (to flex en Anglais) en trois faces différentes.


L’hexahexaflexagone

C’est une forme plus complexe du flexagone, fabriquée à partir d’une bande de papier de 18 triangles équilatéraux. Celle-ci est repliée sur elle-même de façon à avoir la longueur de 9 triangles, puis est ensuite pliée comme un trihexaflexagone.

Il permet d'obtenir 6 groupes de 6 faces différents selon 18 configurations différentes (9 recto et 9 verso) dans des cycles à 12 étapes.

Dans l'illustration ci-dessus, on a:

a - Patron recto verso (replier selon l'axe de symétrie et coller le recto au verso)
b - Axes de pliage vers l'arrière
c - Début de pliage en spirale
d - Fin du pliage en spirale - Pour finir la réalisation, il faut plier à droite vers l'avant selon 3R-4R et à gauche vers l'arrière selon 2J-3B
e - Fin de réalisation : il reste à replier 6J vers l'arrière et l'ajuster à 5M)

Bibliographie

  • Martin Gardner, Hexaflexagons and Other Mathematical Diversions: The First Scientific American Book of Puzzles and Games, University of Chicago Press, (présentation en ligne)

Liens externes

Notes et références

  1. Martin Gardner, Hexaflexagons and Other Mathematical Diversions: The First Scientific American Book of Puzzles and Games, University of Chicago Press, (présentation en ligne)
  2. Jürgen Köller, « Flexagons » (consulté le )
  3. RE Rogers et al., « Patent 2,883,195: Changeable Amusement Devices And The Like », (consulté le )
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