Quelques surfaces curieuses

Nous vous présentons quelques surfaces construites à partir d'un rectangle (il s'agit en fait de propriétés topologiques, nous supposerons donc que le rectangle est fabriqué dans une matière déformable).

Etant donné un rectangle, on peut recoller deux côtés opposés de deux manières différentes: en identifiant les points se correspondant dans la symétrie axiales (manière la plus usuelle)

rect1

ou en identifiant les points se correspondant dans la symétrie centrale (en effectuant un ½ tour).

rect1

mobius Dans le premier cas on obtient un cylindre, dans le second une surface plus curieuse: le ruban de Möbius .

Que se passe-t-il si on essaye de fermer la surface en recollant les deux paires de côtés opposés du rectangle ? (Ce sera peut-être impossible à réaliser dans l'espace à 3 dimensions, mais on peut l'imaginer si on accepte que la surface peut s'interpénétrer)

Trois cas sont possibles:

  1. On recolle chaque paire de la manière usuelle rect1
  2. On recolle une paire de la manière usuelle et l'autre en effectuant un ½ tour rect1
  3. On effectue ½ tour pour chacune des paires de côtés opposés. rect1

On obtient trois surfaces intéressantes. Elles sont représentées ci-dessous. Pour mieux les visualiser, un "clic" sur l'image vous amènera sur une vidéo !

tore bouteille de Klein surface de Boy
1. Tore 2. Bouteille de Klein 3. Surface de Boy
  1. Le tore: C'est tout simplement la chambre à air d'un pneu.
  2. La bouteille de Klein: Vous aurez de la peine à la remplir !
  3. La surface de Boy: Une représentation tridimensionnelle du plan projectif.