Botafogo4.6 Application: le billard
Dans une partie de billard, on souhaite frapper la boule blanche B pour atteindre la boule noire N, en faisant un rebond sur la bande (droite d). Quel est point de contact C de la bande faut-il viser avec B pour garantir que B percutera N après un rebond en C?
On sait que pour un rayon lumineux réfléchi sur la surface d’un miroir, l’angle d’incidence (avant le “rebond”) est le même que l’angle de réflexion (après le “rebond”). La même loi s’applique à la boule blanche lors de son contact avec la bande. Ceci implique que pour des positions données de B et N, on trouve le point de contact en procédant comme suit:
- On cherche la réflexion du point N par la bande; on appelle ce point N′.
- On intersecte la droite BN′ avec la bande d, pour obtenir le point de contact C.
Dans une situation concrète, la bande définit une réflexion f, et le réfléchi de N se calcule avec N′=f(N).
On a calculé, dans la section précédente, que la réflexion d’axe x+2y=0 est donnée par (x,y)=v↦f(v)=(53x−54y,−54x−53y) Donc N′=f(N)=f(8,1)=(4,−7). Ainsi, la droite BN′ est dirigée par (4,−7)−(−4,5)=(8,−12)=4(2,−3)=4v1, où v1=(2,−3). Donc BN′ est la droite affine contenant tous les vecteurs de la forme (−4,5)+tv1=(−4+2t,5−3t). Le seul point de cette droite qui intersecte l’axe est celui pour lequel t satisfait (−4+2t)+2(5−3t)=0⇐t=23. Ainsi, C=(−4,5)+23v1=(−1,1/2).
On peut ensuite généraliser à deux bandes: comment atteindre la noire avec la blanche, en faisant deux rebonds sur des bandes, d1 puis d2:
Polycopié rédigé par Mathieu Huruguen, Sacha Friedli. Sauf indication contraire, le contenu de ce document est soumis à une licence Creative Commons internationale, Attribution - Utilisation non commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0).
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