On désigne par h l'angle exprimé en degrés (°) de
l'aiguille des heures avec l'axe vertical Oy. Le temps T qui s'est
écoulé depuis midi est égal à T(m)=2*h quand il est exprimé en minutes
et à T(s) = 120*h quand on l'exprime en secondes.
Dès lors l'angle que fait l'aiguille des minutes
avec Oy est m = (360°/60)*(T(m) - 60* Ent[T(m)/60]) = 12*(h -
30*Ent[h/30]) avec Ent[ ] = partie entière par défaut tandis que
l'angle de l'aiguille des secondes avec ce même axe Oy est s =
(360°/60)* (T(s) ? 60*Ent[T(s)/60]) = 360*(2*h - Ent[2*h]).
Les aiguilles des heures et des minutes sont les plus
lentes. En excluant midi et minuit, elles sont confondues 10 fois dans
une demi-journée et les temps de coïncidence sont donnés par l'équation
h = 12*(h - 30*Ent[h/30]) ou encore
h = 360/11 * Ent[h/30] d'où h = 360*k/11 avec
k=1,2,3,...,10. Pour chacune de ces valeurs de h où les deux aiguilles
des heures et des minutes sont confondues, on peut calculer la position
exacte de l'aiguille des secondes en reportant h dans l'équation s =
360*(2*h - Ent[2*h]).On obtient le tableau ci-après dans lequel on a
reporté 11*h et 11*s pour garder des valeurs entières :

On choisit la valeur de k pour laquelle l'aiguille
des secondes est la plus proche possible de l'aiguille des heures,
c'est à dire celle qui rend la valeur absolue de h-s la plus petite
possible. Cela se produit logiquement pour deux valeurs de k =3 et k=8
qui sont symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe vertical
c'est à dire par rapport à 18 heures.
Retenons k=3. L'angle h de coïncidence des deux
aiguilles des heures et des minutes avec l'axe vertical vaut 1080/11 =
98°,18181818.. ce qui correspond à 129 600/11 = 11781,181818.. secondes
écoulées depuis midi, c'est à dire 15 heures 16 minutes
21,8181.secondes.L'aiguille des secondes fait un angle de 1440/11 =
130°,909090?avec l'axe vertical .L'écart qui la sépare des deux autres
aiguilles est de +360//11 = 32°,727272.. mesuré positivement dans le
sens des aiguilles de la montre. Il faut donc « remonter » dans le
temps et chercher l'instant où l'aiguille des secondes coïncide avec la
première aiguille rencontrée, à savoir l'aiguille des heures car c'est
la plus lente. La correction t à apporter en secondes est telle que t =
(60/360°)*(360/11 + t / 120) sachant que pendant ce temps t, l'aiguille
des heures a parcouru un angle de 360°*t/432000 = t /120. Il en résulte
t = 720/719 * 60/11 secondes.
Le quatrième top a donc lieu à l'instant T = 120*1080/11 - t = 93 139 200 / 7909 = 11 776,35605...secondes ou encore 15 heures 16 minutes 16 secondes ,35605..
Nous avons bien entendu l'heure symétrique par rapport à 18 heures : 20 heures 43 minutes 43 secondes, 64394..