Brevet FR2837718A1 — publié le 20031003

logements de réception (15). 1 2837718 La présente invention concerne un système de jeu de type " puzzle" à trois dimensions qui est à la fois un objet décoratif et un objet ludique. Chaque pièce du puzzle est différente et est constituée de l' assemblage d'un nombre donné de cubes, ayant au moins une face commune, de toutes les façon différentes possibles. Le nombre de cubes élémentaires constituant chaque pièce du puzzle est appelé " niveau ". La présente invention se réfère principalement à trois niveaux: le niveau 4 (chaque pièce est constituée de 4 cubes élémentaires), le niveau 5 et le niveau 6. Le principe peut cependant étre étendu aux niveaux supérieurs, la dimension et la difficulté du jeu en est la seule limitation. On peut assembler les cubes élémentaires en plan ou bien dans l'espace (voir figure 1/9). Ces pièces sont s'appelées des " polycubes " (tétracubes pour le niveau 4, pentacubes pour le niveau 5, hexacubes pour le niveau 6, etc...). Le nombre maximum de pièces différentes obtenues, selon les divers niveaux, est le suivant (à fait l'objet de thèses et de recherches mathématiques jusqu'au niveau 13, et à été calaulé par l'auteur de l' invention jusqu'au niveau 14): Niveau plan Espace 1 1 1 2 1 1 3 2 2 4 5 8 12 2g 6 35 166 7 108 1 023 8 369 6 922 9 1 285 48 311 4 655 346 543 11 17 073 2 522 522 12 63 600 18 598 427 13 238 591 138 462 649 14 901 971 1 039 496 297 2 2837718 L' innovation réside dans le fait que l'on peut ajuster ces pièces selon certaines formes définies à l'avance (voir un exemple figure 2/9), ou bien selon des formes imaginces par l'utilisateur lui-même. Reconstituer ces formes à partir des pièces, ou créer de nouvelles formes, est le problème que doit résoudre l'utilisateur du puzzle. Selon le niveau choisi ou la forme à composer, le problème à résoudre est plus ou moins difficile. Des puzzle, ou les jeux de ce type on déjà été commercialisés mais pour des polyaubes plans seulement. Solomon W.Golomb (USA) créa le concept de " polyomino " (assemblage de carrés à plat) en 1954, Martin Gardner rendit célèbres ces puzzles dans les articles de Scientific American. Solomon W.Golomb résuma le sujet dans son livre " Polyominoes " (Scribner's 1965). Le mathématicien américain George E.Martin développe largement les problèmes de puzzle à plat dans son livre " Polyominoes. A guide to puzzles and problems of tiling " (The mathematical association of America 1991). I1 y a également le célèbre jeu informatique " tetris " qui est basé sur les polycubes plans de niveau 4 (" tétrominos "). L'objet de l' invention est d'étendre cette idée à la troisième dimension. L' invention comprend des puzzles de niveau 4 (comprenant 8 pièces), des puzzles de niveau 5 (comprenant 29 pièces), des puzzles de niveau 6 (comprenant 166 pièces),etc... ou même des combinaisons de différents niveaux, ou encore des puzzles ne comprenant qu'une partie des pièces. Les formes que l'on peut réaliser par ajustage de ces pièces sont très nombreuses. On proposera aux utilisateurs des formes de base à réaliser (une solution au moins sera fournie avec le jeu). De plus, l'utilisateur pourra chercher lui-méme des formes nouvelles de puzzle. Un logiciel de résolution de ces puzzles peut être fourni avec le jeu, ce qui permettra à l'utilisateur de vérifier si la forme de puzzle qu'il a 3 2837718 imaginée à au moins une solution et dans ce cas quelles sont les solutions possibles. Les puzzles de base sont en général des parallélépipèdes rectangles (c' est la forme la plus simple}. Pour qu'il y ait un tel parallélépipède contenant la totalité des pièces d'un niveau il faut que le nombre de polycubes multiplié par le niveau (nombre de cubes élémentaires composant le puzzle) soit le produit d' au moins trois facteurs différents de un (les nombres mesurant les cotés du parallélépipède). Pour le niveau 4 (tétracubes), 8x4 = 32 = 2x2x2x2x2: c'est possible (4xdx2, 8x2x2). Pour le niveau 5 (pentacubes), 29x5 = 145 = 29x5 (car 29 et 5 sont des nombres premiers): ce n'est pas possible. Les nombres factorisables les plus proches sont 28x5 (7x5x4) et 30x5 (6x5x5, lOx5x3, 15x5x2, 25x3x2). les puzzles de base de niveau 5 comprendrons donc 28 pièces ou bien comprendront la totalité des pièces (avec 5 cases libres), il existe également 7x7x3 (avec 2 cases libres). Pour le niveau 6 (hexacubes), 166x6 = 996 = 83x4x3 ou bien 83x6x2: c'est possible, mais avec un parallélépipède très allongé. Les parallélépipèdes les plus proches sont 37x9x3 (999 cases avec 3 trous), 13xllx7 (1001 cases avec 5 trous) et ceux contenant 1000 cases (avec 4 trous): 20xlOx5, 25xlOx4, 50x5x4, 125x4x2, x5x5, 25x8x5, 25x20x2, lOxlOxlO. Les polycubes plans peuvent aussi étre austés pour former des puzzle dans l'espace (les puzzles de polyominos, déjà connus, sajustent seulement à plat). Les pentacubes plans (que l' on nomme niveau 5P) comprennent 12 pièces et peuvent s'ajuster selon des parallélépipèdes 5x4x3, 6x5x2, x3x2, 15x2x2. Le cas des hexacubes plans (que l'on nomme niveau 6P et qui comprend 35 pièces) est particulier: Le mathématicien américain George E.Martin dans son livre, cité ci-dessus au 4ème paragraphe, à démontré qu'il est impossible de couvrir un rectangle plan contenant la totalité des hexominos (35x6, 30x7, 15x14, 21xlO, etc). Selon le même raisonnement, 4 2837718 l'inventeur a démontré qu'il en est de même pour les parallélépipèdes dans l'espace (lOx7x3, 14x5x3, 7x6x5, 15x7x2, 21x5x2, 35x3x2): il est donc impossible de remplir un parallélépipède rectangle contenant juste le nombre d'hexacubes plans. Les solutions de base contiendront donc 216 places (avec 6 cases libres) soit: 6x6x6, 9x6x4, 12x6x3, 12x9x2, 9x8x3, 18x6x2, 18x4x3, 24x3x3,27x4x2, 36x3x2. Bien qu'il n'y ait pas de solution parfaite (parallélépipède rectangle contenant juste la totalité des pièces) pour les niveaux 5, et 6P, il y a touj ours au moins une autre forme qui contient juste ce nombre (voir un exemple figure 6/9: second dessin). Tous les puzzles parallélépipédiques nommés dans les paragraphes précédents ont été résolus par l'inventeur, il existe aussi beaucoup d'autres puzzles de formes particulières qui possèdent des solutions. Compte tenus des très grandes possibilités permises par ce type de puzzle, nous ne donnons, dans le présent paragraphe, que quelques exemples représentatifs. Les puzzles de base de niveau 4 sont des parallélépipèdes rectangles 4x4x2 (voir figure 2/9) et 8x2x2 (voir figure 3/9). Il existe d'autres formes de puzzle de niveau 4 dont la faisabilité est prouvée et le nombre de solutions déterminé (voir quelques exemples figure 4/9). La figure 5/9 montre le puzzles 5x4x3 de niveau 5P ainsi qu'une des solutions. Pour le niveau 5, la figure 6/9 montre le puzzle lOx5x3 dont les 5 " trous " sont répartis réqulièrement sur la face supérieure, ainsi qu'un exemple de forme particulière contenant exactement les 29 pentacubes. La figure 7/9 montre les puzzles 9x6x4 et 12x6x3 de niveau 6P (35 hexacubes plans placés dans l'espace), dont les 6 " trous " sont répartis réqulièrement sur la face supérieure. Les polycubes de niveau 6 (166 hexacubes) peuvent former un parallélépipède 13xllx7 avec 5 " trous " ou un cube 20xlOx5 avec 4 " trous "(voir figure 8/9). La figure 9/9 montre des photographies de prototypes de puzzle de niveau 4, 5P et 5. 2837718 La commercialisation des produits (série de puzzle allant du plus simple au plus complexe) pourra se faire les puzzles assemblés sous une forme parallélépipédique de base, rangés dans une boite qui les contient exactement, accompagnés d'une brochure donnant des solutions et des exemples d'autres formes de puzzle à réaliser. D'autres types de support ou contenant peuvent également être proposés (voir figure 9/9). Une disquette (ou CD ROM) contenant le programme de résolution des puzzles pourra être également fourni. Cet objet allie à la fois les sciences (mathématiques), l'esthétique et le jeu; c'est pourquoi, chaque puzzle (ainsi que le contenant, boite ou support) pourra être réalisé en matériaux nobles, agréables au regard et au touché: matériaux transparents ou en bois, par exemple. Des matières ou essences de bois de différentes couleurs pourront distinguer les diverses propriétés mathématiques des pièces (polycubes plans, polycubes symétriques, polycubes de divers niveaux, etc...). D'autres matériaux peuvent également être employés, selon les études de marché et les attentes de la clientèle. Le jeu consiste à reconstituer, à l' aide des pièces, une forme finale déterminée à l'avance. On peut jouer seul, mais également à plusieurs: dans ce cast, les pièces en vrac sont dans un pot commun ou bien une quantité égale de pièces est distribué à chaque joueur, chacun pose une pièce à tour de rôle, le dernier qui peut poser une pièce dans les limites de "i. la forme finale est gagnant. Le jeu de niveau 4 est à la portée des enfants, ceux de niveau 5P et 5 isOnt dun niveau de difficulté qui les destinent plutôt à des adultes, les niveau 6P et 6 sont destinés à des " experts ". La fabrication de ce jeu ne pose pas de difficulté particulière: il faut simplement respecter une certaine . précision dans la fabrication des picè lérance générale ±0,2mm) pour que l'ajustement soit,.stablÉet que l' aspect de ?. ? tYlti '.'1 ' la forme finale reste esthétique. Il n'ya pas non plus 6 2837718 d'exigences spécifiques pour le choix des matériaux: le rapport qualité/prix sera ajusté en fonction des demandes du marché. ,,; r 7 2837718 REVENDICATIONS 1) Système de jeu de type " puzzle " constitué de pièces toutes différentes qui peuvent s'ajuster entre elles pour former diverses formes définies à l'avance ou crcces par les utilisateurs caractérisé en ce que: - les pièces constituant les puzzles résultent de l' assemblage d'un nombre donné de cubes élémentaires (appelé " niveau ") ayant au moins une face commune, de toutes les façons différentes possibles. - Les pièces s'ajustent entre elles pour former des volumes simples tels que des parallélopipèdes rectangles contenant la totalité des pièces, ou d'autres formes contenant tout ou partie des pièces d'un ou plusieurs niveaux. 2) Système de jeu selon la revendication 1) caractérisé en ce que les pièces sont de niveau 4 et les puzzles des parallélépipèdes 4x4x2 ou 8x2x2. 3) Système de jeu selon la revendication 1) caractérisé en ce que les pièces sont les pièces planes de niveau 5 et le puzzle un parallélépipède 5xdx3. 4) Système de jeu selon la revendication 1) caractérisé en ce que les pièces sont de niveau 5 et le puzzle un parallélopipède 10x5x3 ou une forme spéciale contenant les-29 pièces. ) Système de jeu selon la revendication 1) caractérisé en ce que les pièces sont les pièces planes de niveau 6 et les puzzles un parallélépipède 9x6x4 ou 12x6x3. ) Système de jeu selon la revendication 1) caractérisé en ce que les pièces sont de niveau 6 et les puzzles des parallélépipèdes 13xllx7, ou 20x10x5. 7) Système de jeu selon la revendication 1) caractérisé en ce que les piéces constitutives peuvent être de niveau 7 ou supérieur. r 8 2837718 8) Système de jeu selon l'une quelconque des revendications ci-dessus caractérisé en ce qu'il peut être présenté aux utilisateurs dans une boite aux dimensions adéquates ou bien dans un support adapté à la forme du volume à construire. 9) Système de jeu selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme de jeu informatique, l'ordinateur pouvant, par exemple, résoudre les puzzles difficiles ou bien guider l'utilisateur