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Solides : faces, arêtes, sommets, patrons et vues

Un solide (figure en 3D) a une longueur, une largeur et une hauteur : il occupe de la place. On le décrit en comptant ses faces (surfaces plates ou courbes), ses arêtes (lignes où deux faces se rencontrent) et ses sommets (les coins). Un prisme a deux bases égales reliées par des rectangles ; une pyramide a une base et des triangles qui se rejoignent en un point en haut ; le cylindre, le cône et la sphère ont une surface courbe. Un patron est un dessin à plat qui se plie pour former le solide. Dessiner un solide vu de dessus, de face et de côté donne ses trois vues. Pour tout solide à faces planes, Faces + Sommets − Arêtes = 2 (règle d'Euler).

🎬 L'histoire pas à pas

  1. Voici un cube. Il a 6 faces plates, 12 arêtes et 8 coins appelés sommets. Compte les points rouges : 8.
  2. Les solides forment des familles. Les prismes et les pyramides n'ont que des faces plates. Un cylindre, un cône et une sphère ont une surface courbe.
  3. Un patron, c'est un solide découpé et mis à plat. Six carrés se plient pour faire un cube. Regarde-le s'ouvrir.
  4. Regarde de face, de dessus et de côté. Le même solide donne trois dessins plats différents.
  5. Compte les faces, les sommets et les arêtes. Faces plus sommets moins arêtes donne toujours 2 pour ces solides.
  6. À toi : choisis un solide et compte. Bouge le curseur pour plier le patron en cube.

Astuce : fais glisser la scène 3D pour la tourner. Utilise deux doigts pour zoomer.

🤔 Les doutes courants, éclaircis

Un sommet, c'est la même chose qu'une arête ?

Non. Une arête est une ligne où deux faces se rencontrent. Un sommet est un point où des arêtes se rejoignent. Un cube a 12 arêtes mais seulement 8 sommets.

Est-ce qu'un cylindre a des arêtes ?

Il a deux arêtes courbes, les cercles où la surface courbe touche les bases plates. Il n'a aucun sommet.

Comment savoir si un patron marche ?

Plie-le dans ta tête, un carré après l'autre. Chaque face doit finir d'un côté différent, sans rien qui se superpose.

À quoi servent les vues ?

Les ouvriers et les ingénieurs ne peuvent pas lire un objet en 3D sur une feuille. Trois vues plates donnent toutes les mesures dont ils ont besoin.

La règle d'Euler marche-t-elle pour une sphère ?

Elle est faite pour les polyèdres, des solides aux faces polygonales plates. Les solides courbes se comptent d'une autre façon.

Quelle est la différence entre un prisme et une pyramide ?

Un prisme a deux bases égales et la même coupe tout du long. Une pyramide a une base et se resserre jusqu'à une pointe.

Qu'est-ce qu'un solide ?

Une figure plate comme un carré n'a que de la longueur et de la largeur. Elle est en 2D. Un solide (figure en 3D) a aussi une hauteur. Il occupe de la place.

Un solide qui n'a que des faces plates, chacune étant un polygone, s'appelle un polyèdre.

Les familles de solides

SolideFacesSommetsArêtes
Cube6 carrés812
Pavé droit6 rectangles812
Prisme à base triangulaire569
Pyramide à base carrée558
Pyramide à base triangulaire (tétraèdre)446
Cylindre2 plates + 1 courbe02 (courbes)
Cône1 plate + 1 courbe1 (sommet)1 (courbe)
Sphère1 courbe00

Un prisme a deux bases égales et parallèles (sa coupe reste la même partout) reliées par des rectangles. Une pyramide a une base et des faces triangulaires qui se rejoignent en un seul point, le sommet de la pyramide. Un prisme ou une pyramide prend le nom de sa base.

Pour un prisme dont la base a n côtés : F = n + 2, S = 2n, A = 3n. Pour une pyramide dont la base a n côtés : F = n + 1, S = n + 1, A = 2n.

Les patrons : des solides mis à plat

Un patron est un dessin à plat qui se plie pour fabriquer un solide. Chaque face apparaît une seule fois dans le patron.

Tous les assemblages de 6 carrés ne sont pas des patrons de cube. Si deux carrés tombent du même côté au pliage, ça ne marche pas.

Vues et dessins

Les ingénieurs dessinent un solide avec trois images plates : la vue de face (élévation), la vue de dessus (plan) et la vue de côté. Par exemple, un cylindre debout ressemble à un rectangle vu de face et à un cercle vu de dessus. Une pyramide à base carrée ressemble à un triangle vu de face et à un carré avec ses diagonales vu de dessus.

On peut aussi dessiner des solides sur du papier pointé isométrique, où les arêtes cachées sont tracées en pointillés.

À essayer à la maison

Prends une boîte vide de dentifrice ou de thé. Compte ses faces, ses arêtes et ses sommets. Puis découpe avec soin le long de certaines arêtes pour la mettre à plat. Tu as fabriqué un patron. Regarde la boîte de dessus, de face et de côté, et dessine les trois vues.

Formules et définitions clés

Exemples résolus

1. Un prisme à base hexagonale. Trouve F, S et A, puis vérifie la règle d'Euler.

Étape 1 : n = 6. Étape 2 : F = 6 + 2 = 8. Étape 3 : S = 2 × 6 = 12. Étape 4 : A = 3 × 6 = 18. Vérification : 8 + 12 − 18 = 2. C'est juste.

2. Un polyèdre a 7 faces et 10 sommets. Combien a-t-il d'arêtes ?

Étape 1 : F + S − A = 2. Étape 2 : 7 + 10 − A = 2. Étape 3 : 17 − A = 2, donc A = 15.

3. Le patron d'un cylindre a des disques de rayon 7 cm. Quelle doit être la longueur du rectangle ?

Le rectangle s'enroule autour du disque, donc sa longueur = périmètre = 2 × π × r = 2 × 22/7 × 7 = 44 cm.

Erreurs fréquentes

Quiz d'entraînement

1. Combien de sommets a un cube ?
2. Quel solide a une seule surface courbe et aucune face plate ?
3. Le patron d'un cylindre est formé de :
4. La vue de dessus d'un cylindre debout est un :
5. Un polyèdre a F = 8 et S = 6. Alors A =

Entraînement : réponds toi-même

Écris ou choisis ta réponse, puis appuie sur Vérifier. Prends un indice si tu bloques ; la solution complète s'affiche après ta réponse.

Questions fréquentes

Que sont les faces, les arêtes et les sommets ?

Les faces sont les surfaces d'un solide, les arêtes sont les lignes où les faces se rencontrent, et les sommets sont les coins où les arêtes se rejoignent.

Combien de patrons a un cube ?

Un cube a 11 patrons différents.

Quelle est la formule d'Euler pour les solides ?

Pour tout polyèdre, Faces + Sommets − Arêtes = 2.

Où c'est enseigné

RomaniaClasa a VIII-aElements of solid geometry
CBSE (India)Class 8Exploring Some Geometric Themes
England (GCSE, A level)Year 9Geometry and measures
South Korea고등학교 2학년Shapes and measurement
South Korea고등학교 3학년Space

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