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Article fondateur (1986):
premier pas pour poser les bases d’une théorie des transformations d’objets
démontre un théorème d’existence de mouvement en contact
Ce que nous avons vu en cours sous la forme:
“Dès qu’il y a un chemin dans l’espace libre, il y a un chemin au contact”.
Théorème principal (Hopcroft & Wilfong):
Il existe mouvement de rotations et de translations entre 2 configurations où les objets forment une composante connexe,
⟹ il existe un mouvement entre ces 2 configurations tel qu’à tout instant, les objets forment une composante connexe.
L’espace des configurations n’est pas contractile
⟹ le théorème ne s’applique pas
Objet: partie de $ℝ^n$
Objet composé:
Configuration: est un vecteur de position et d’orientation des objets
Si $x$ est une configuration, on dit que deux objets $B_i, B_j$:
s’intersectent en $x$ | si $B_i(x) ∩ B_j(x) ≠ ∅$ |
se chevauchent en $x$ | si $\int(B_i(x)) ∩ \int(B_j(x)) ≠ ∅$ |
se touchent en $x$ | si $B_i(x) ∩ B_j(x) ≠ ∅ ∧ \int(B_i(x)) ∩ \int(B_j(x)) = ∅$ |
Ensemble | Configurations $x$ en lesquelles |
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PROPER | chaque objet composé a un graphe associé connexe (objets composés connexes et configurations propres) |
VALID | chaque objet composé est connexe et est tel que tous les sous-objets qui s’intersectent se touchent (configurations valides) |
Ensemble | Configurations $x$ valides telles qu’il existe (au moins) deux objets |
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INTERSECT | qui s’intersectent en $x$ |
OVERLAP | qui se chevauchent en $x$ |
TOUCH | qui se touchent en $x$ |
Ensemble | Configurations $x$ propres telles que |
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BASE | la base d’un objet composé intersecte la base d’un autre |
Enfin, on pose
Pourquoi ?:
En ajoutant $\BASE \not⊆ \VALID$ à $\cl(\OVER)$, on rend$$\NON ∪ \FILL\\ = \NON ∪ \cl(\OVER) ∪ \BASE$$contractile.
$$\TOUCH = \NON ∩ \cl(\OVER)$$
Esquisse de preuve:
Objets sont
⟹ on montre que
Par fermeture de $\VALID$:
Et enfin
Puis, comme
$$\TOUCH = \FILL ∩ \cl(\OVER)$$
BASE et FILL sont connexes par arcs
Lemme: De toute configuration dans VALID (resp. BASE), il existe un chemin dans VALID (resp. BASE) vers une configuration dans BASE où les origines des objets composés coïncident.
Corollaire:
$$\FILL ∪ \NON = \BASE ∪ \VALID$$est contractile (et donc connexe par arcs)
La suite suivante est exacte:
$$\begin{align*}H_1(\FILL ∪ \NON) &{\xrightarrow {\partial _{*}}}\,H_0(\FILL ∩ \NON)\\&{\xrightarrow {(i_{*},j_{*})}}\,H_0(\FILL)\oplus H_0(\NON) \\& {\xrightarrow {k_{*}-l_{*}}}\,H_0(\FILL ∪ \NON) \\& {\xrightarrow {\partial _{*}}}\, \lbrace 0 \rbrace\end{align*}$$
où $i, j, k, l$ sont les inclusions, $\partial _{*}$ est défini à partir de l’opérateur bord
Intuitivement:
Il vient que:
$$\Big(\underbrace{H_0(\FILL)}_{≃ ℤ}\oplus H_0(\NON)\Big)/\underbrace{\Im (i_{*},j_{*})}_{≃ \,H_0(\TOUCH)} \\≃ H_0(\FILL ∪ \NON) ≃ ℤ$$$$⟹ H_0(\NON) ≃ H_0(\TOUCH)$$
Puis, on déduit que chaque composante connexe de $\NON$ contient une et une seule composante connexe de $\TOUCH$