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Accueil du site || Thèmes || Géométrie || Une géométrie articulée de 10 à 15 ans || Partages d’aires à 12 - 14 ans
Ces activités de découpage constituent des applications des formules d’aire, notamment des triangles et des polygones réguliers.

Public : 12 – 14 ans

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Une géométrie articulée de 10 à 15 ans

 

Activité 1. A partir d’un carré

Voici un carré.

a) En traçant des traits à partir du centre, découpe-le en 12 parts de même aire.
b) Même consigne pour 6 parts de même aire.
c) Même consigne pour 5 parts de même aire.

Pistes

- Pour partager le carré en 12.

Si couper en 12 pose problème, choisissez un nombre de parts qui vous semble plus facile. Par exemple, découpez en 4, en 8...

- Pour partager en 6.

Se baser sur le partage en 12 morceaux. “Il y a six invités et j’ai coupé en 12...”

- Pour partager en 5.

Première piste. Partager en 5, c’est difficile. Mais on pourrait faire plus de parts et donner plusieurs parts à chacun. Combien de parts pour que ce soit faisable ? Ce serait bien de d’abord couper en 4, puis recouper...
Deuxième piste. Le carré est un polygone régulier. Comment calculer l’aire d’un polygone régulier si on connaît son périmètre et son apothème (a) ?

 

Solutions

- Pour partager le carré en 12 parts de même aire, on peut d’abord penser à partager le carré en 4 parts égales suivant ses diagonales.

On peut ensuite couper chaque triangle en trois parts de même aire : il suffit alors de couper leur base en trois parts égales pour obtenir des triangles de même base et de même hauteur, donc de même aire.

- Pour partager le carré en 6 parts de même aire, il suffit de grouper les petits triangles deux par deux.

- Mais comment couper en cinq parts de même aire ?

Pour couper en 6, on s’est servi du partage en 12 qui était plus facile parce qu’il suffisait de partager les côtés en trois parts égales.

Pour couper en 5, on pourrait d’abord partager le carré en 20 parts de même aire en suivant le même principe que précédemment : on partage chaque côté en 5 parts égales. Ensuite il suffit de grouper les triangles quatre par quatre pour obtenir cinq parts de même aire.

Remarquons que, finalement, il suffit de diviser le périmètre en cinq parts de même longueur et de rejoindre les points de partage au centre. Ceci peut aussi se comprendre à l’aide de la figure suivante : l’aire du carré, comme celle de tout polygone régulier est égale à celle d’un triangle dont la base est le périmètre du carré (du polygone régulier) et la hauteur son apothème. Le rapport de l’aire grisée à l’aire totale égale le rapport des bases des triangles, donc égale le rapport de la partie P’ du périmètre au périmètre total P. A chaque part de périmètre (par exemple un cinquième) correspond une figure dont l’aire représente la même part de l’aire totale (par exemple un cinquième).

 

Activité 2. A partir d’un rectangle

Voici un rectangle deux fois plus long que large.

a) En traçant des traits à partir du centre, découpez-le en 12 parts d’aires de même aire.
b) Même consigne pour 6 parts d’aires de même aire.
c) Même consigne pour 5 parts d’aires de même aire.

Solutions

Pouvons-nous appliquer au rectangle la méthode découverte à propos du carré ? Essayons toujours. Les diagonales partagent-elles le rectangle en quatre parts de même aire ?

En tout cas, les parts ne sont pas superposables. Mais peut-être sont-elles de même aire. On peut effectivement s’en persuader en traçant les médianes du rectangle et en voyant apparaître huit triangles superposables.

Pour partager le rectangle en douze parts de même aire ou en six (respectivement en cinq), on peut donc découper chacun des quatre triangles en trois (respectivement en cinq). On obtient ainsi 12 parts de même aire (respectivement 20). Pour obtenir six parts (respectivement cinq), on groupe les petits triangles deux par deux (respectivement par quatre).

Notons que pour partager en cinq, il ne suffit plus ici de partager le périmètre en cinq et de rejoindre les points de partage au centre, car la distance du centre aux côtés n’est pas constante.

 

Activités en amont
Dissections géométriques à 10-12 ans

Contenu visé
Applications des formules d’aire du triangle et des polygones réguliers.

Instruments de pensée
Évoquer une situation intermédiaire
Changement de point de vue
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