Antiprisme

Ensemble des antiprismes uniformes

Type	Polyèdre uniforme
Faces	2 n-gones, 2n triangles
Arêtes	4n
Sommets	2n
Configuration de sommet	3.3.3.n
Groupe de symétrie	D_nd
Polyèdre dual	trapézoèdre
Propriétés	convexe, Sommet uniforme semi-régulier

Un antiprisme à n faces est un polyèdre composé de deux copies d'un certain polygone particulier à n côtés, connecté par une bande de triangles alternés.

Les antiprismes sont une sous-classe des prismatoïdes.

Les antiprismes sont similaires aux prismes excepté le fait que les bases sont tournées relativement l'une à l'autre, et que les faces des côtés sont des triangles, plutôt que des quadrilatères : les sommets sont symétriquement alternés.

Dans le cas d'une base régulière à n côtés, on considère généralement le cas où sa copie est tournée d'un angle de 180°/n. La régularité supplémentaire est obtenue par le fait que la droite reliant les centres des bases planes est perpendiculaires à ces bases, ce qui en fait un antiprisme droit.

Un antiprisme uniforme possède, en dehors des faces des bases, 2n triangles équilatéraux. Ils forment une série infinie de polyèdres de sommet uniforme, comme le font les prismes uniformes. Pour n=2, nous avons comme cas dégénéré le tétraèdre régulier.

Coordonnées cartésiennes modifier

Les coordonnées cartésiennes pour les sommets d'un antiprisme droit avec des bases n-gonales et des triangles isocèles sont

(\cos(k\pi /n),\sin(k\pi /n),(-1)^{k}a)\;

avec k compris entre 0 et 2n-1; si les triangles sont équilatéraux,

2a^{2}=\cos(\pi /n)-\cos(2\pi /n)\;

.

Symétrie modifier

Le groupe de symétrie d'un antiprisme droit à n côtés avec une base régulière et des faces en forme de triangles isocèles est D_nd d'ordre 4n, excepté dans le cas d'un tétraèdre, qui possède le groupe de symétrie plus grand T_d d'ordre 24, qui a trois versions de D_2d pour sous-groupes, et l'octaèdre, qui a le groupe symétrie plus grand O_d d'ordre 48, qui a quatre versions de D_3d pour sous-groupes.

Le groupe de symétrie contient une inversion si et seulement si n est impair.

Le groupe de rotation est D_n d'ordre 2n, excepté dans le cas du tétraèdre, qui a un groupe de rotation plus grand T d'ordre 12, qui a trois versions de D₂ comme sous-groupes, et l'octaèdre, qui a le groupe de rotation plus grand O d'ordre 24, qui a quatre versions de D₃ comme sous-groupes.

Hauteur, aire et volume modifier

Pour tout antiprisme régulier d'arête a et d'ordre n :

La hauteur vaut : $h=a\times {\frac {1}{2}}{\sqrt {3-\tan ^{2}{\frac {\pi }{2n}}}}$
La surface totale vaut : $A=a^{2}\times {\frac {n}{2}}{\biggl (}{\sqrt {3}}+{\frac {1}{\tan {\frac {\pi }{n}}}}{\biggl )}$
Le volume vaut^[1] : $V={\frac {h^{3}\times n}{6\tan {\frac {\pi }{2n}}}}$

Polyèdres rattachés modifier

Si n=2 alors les deux faces n-gonales du dessus et du dessous sont des segments othogonaux entre eux, reliés par 4 triangles ; nous obtenons le tétraèdre.

Si n=3 alors nous avons seulement des triangles; nous obtenons l'octaèdre.

Les deux sont des types particuliers d'antiprismes triangulaires qui ont aussi chaque sommet et chaque arête uniforme, et donc, qui comptent parmi les solides de Platon.

Les polyèdres duaux des antiprismes sont les trapézoèdres. Leur existence fut discutée en premier et leur nom fut attribué par Johannes Kepler.