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Lemnisque

Place quelques boulangeries sur une carte. Pour chaque rue, laquelle est la plus proche ? La réponse découpe la ville en cellules, une par boulangerie.

Fais varier la figure

Boulangeries24
Vi={ x∣d(x,pi)≤d(x,pj) }V_i = \{\, x \mid d(x, p_i) \le d(x, p_j) \,\}
pour tout j≠i\text{pour tout } j \ne i

Épreuve n° 1. Chaque tirage change le calage des encres et le grain.

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Avec 24 boulangeries placées au hasard, chaque cellule couvre en moyenne 4,2 % du plan, mais certaines sont bien plus grandes que d'autres.

Chaque cellule rassemble les endroits les plus proches d’une même boulangerie. La frontière entre deux cellules est faite des points à égale distance des deux. Tirer une épreuve redistribue les boulangeries au hasard.

Le second réglage répète une opération simple : chaque boulangerie se déplace au centre de sa cellule, puis on recalcule le découpage. Peu à peu, les cellules s’égalisent et ressemblent à un nid d’abeilles. C’est l’algorithme de Lloyd, utile pour répartir des points sans laisser de grands vides.

Diagrammes de Voronoï : exemples concrets

Trouver la boulangerie la plus proche

Trouver la boulangerie la plus proche

C'est le « problème du bureau de poste » : un point appartient à la cellule d'un lieu exactement quand ce lieu est le plus proche. Une fois le découpage calculé, il suffit de chercher dans quelle cellule on se trouve.[1]

Regarder les taches d'une girafe

Regarder les taches d'une girafe

Les taches d'une girafe ou les nervures d'une aile de libellule ressemblent à ces cellules et peuvent être décrites par ce modèle. Cela décrit une forme : cela ne dit pas comment la nature l'a fabriquée.[2]

Décrire les cellules d'un tissu vivant

Décrire les cellules d'un tissu vivant

Dès 1978, on remarque que des cellules vues au microscope ressemblent à ce découpage. Une étude de 2016 l'a testé : partir des noyaux reproduit bien la forme du tissu, avec 10 à 15 % d'erreur.[3]

Dessiner une image avec des points

Dessiner une image avec des points

En déplaçant des points vers le centre de leur cellule, comme avec le réglage de cette page, on peut les répartir selon les gris d'une photo. Adrian Secord en a fait en 2002 une méthode de dessin au pointillé.[4]

À ne pas confondre

La carte de John Snow n'est pas tout à fait un Voronoï
On cite souvent sa carte du choléra de 1854. Mais Snow mesurait la distance à pied par les rues, pas à vol d'oiseau, ce qui donne des zones différentes.[5]
Le plus proche à vol d'oiseau n'est pas le plus rapide
Ce dessin mesure des lignes droites. Dans une vraie ville, une rivière ou un sens unique peuvent rendre une autre boulangerie plus rapide d'accès.[5]
Voronoï n'est pas le premier
Georgy Voronoï a donné son nom à ces cellules, mais on en trouve déjà un dessin chez Descartes, et elles ont été redécouvertes plusieurs fois sous d'autres noms.[6]
Voronoï, 24 cellulesÉpreuve n° 1

Ta figure, en affiche

Les réglages choisis plus haut composent l'affiche : chaque combinaison donne une figure différente.

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