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COURBE DE HILBERT 3D
Voir des vues stéréoscopiques de cette courbe sur cette page d'Alain Esculier. |
La courbe de Hilbert 3D, généralisation de la courbe de Hilbert 2D, est une courbe de type Peano remplissant le cube [0, 1]3, définie par l'algorithme :
1) Partager [0, 1]3 en 8 "petits" cubes "égaux" ; numéroter chacun de ces cubes de 1 à 8 de sorte que deux cubes successifs se touchent par une face.
3) Recommencer ce processus à l'infini.
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A l'étape n, on obtient donc une suite de 8n cubes de côté , deux cubes successifs se touchant par une face, recouvrant successivement les cubes .
La courbe de Hilbert 3D approchée d'ordre n
est alors la ligne brisée joignant les centres successifs de ces
cubes (en rouge ci-dessus).
Si t appartient à [0,1[ , posons
(où [ t] désigne la partie entière de t).
Les , pour
t
fixé, forment une suite de carrés (compacts) emboîtés
dont l’aire tend vers 0 ; leur intersection est donc réduite à
un point ,
point courant de la courbe de Hilbert 3D.
On démontre que la courbe est continue et que sa trajectoire est dense dans le cube, donc égale à ce cube.
Définition par AFC :
Étant donné un cube (dont les
sommets sont ici les points de coordonnées ),
la courbe de Hilbert est la courbe limite associée à la famille
des 8 similitudes de rapport absolu 1/2 :
similitude n° | 3 | 6 | 1 | 2 | 7 | 8 | 4 | 5 |
centre | (-1,-1,1) | (-1,1,1) | (1,-1,-1) | (1,-1,1) | (1,1,1) | (1,1,-1) | (-3/7,-5/7,-1/7) | (-3/7,5/7,-1/7) |
axe dirigé par | (0,1,-1) | (1,1,0) | (1,-1,0) | (0,1,1) | (-1,-1,1) | (1,-1,-1) | ||
angle | 0 | 0 | p | p | p | p | 2p/3 | 2p/3 |
rapport | 1/2 | 1/2 | -1/2 | -1/2 | -1/2 | -1/2 | 1/2 | 1/2 |
formée de 2 homothéties, 4 homothéties-réflexions et deux similitudes directes d'angle 2p/3 dont le cube plein est l'attracteur.
En prenant comme courbe de départ :, les courbes itérées sont les courbes de Hilbert 3D approchées ci-dessus :
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Nota : il existe 3 autres motifs continus similaires à .
Il existe donc 48 facons différentes
de remplir les 8 cubes de l'étape 2. On verra sur cette
page, superbement représentés, divers exemples de ces
variantes.
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© Robert FERRÉOL 2014