Bikube med regulære sekskanter og areal per omkrets
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
Figuren til høyre viser et utsnitt av en bikube. Som du kanskje ser, er den bygd opp av regulære sekskanter. Hvorfor bruker bien sekskanten? Det skal vi prøve å belyse i denne oppgaven.

Kilde: www.honningsalg.com
Det er mulig å fylle en flate med bare regulære trekanter, firkanter eller sekskanter. Se figuren nedenfor. Vinkelen i en regulær -kant er gitt ved formelen

Hvorfor er det ikke mulig å fylle en flate med bare regulære 5-kanter?
I resten av denne oppgaven ser vi på regulære trekanter, firkanter og sekskanter som alle har omkrets 12.
Vis at arealet av en regulær trekant som har sidekanter med lengde 4, er
Skriv av og fyll ut følgende tabell:
| (antall sider i mangekanten) | 3 | 4 | 6 |
|---|---|---|---|
| Omkrets | 12 | 12 | 12 |
| Lengden av en sidekant | 4 | 3 | 2 |
| Areal | |||
Dersom sidene i mangekantene skulle vært laget av et slags materiale, i hvilken mangekant brukes minst materiale i forhold til det arealet omkretsen omslutter? Mener du dette kan hjelpe oss å forstå hvorfor bien bruker sekskanten? Forklar.
Fasit
Vinkelen i en regulær femkant er , som ikke går opp i .
Se tabell nedenfor.
Sekskanten bruker minst materiale per areal.
LøsningsforslagKI-generert
I en regulær -kant er hver vinkel gitt ved
For (femkant) blir vinkelen
For at flere regulære mangekanter skal møtes i ett punkt uten å overlappe eller danne åpning, må vinklene som møtes i punktet, til sammen bli nøyaktig . Det betyr at må gå opp i et helt antall ganger:
Siden dette ikke er et helt tall, kan vi verken legge femkanter (som gir , med en åpning på ) eller femkanter (som gir , som er mer enn og gir overlapp) rundt et punkt. Derfor er det ikke mulig å fylle en flate med bare regulære femkanter.
Vi deler den likesidede trekanten i to like rettvinklede trekanter ved å tegne høyden fra toppunktet ned til midten av grunnlinjen. Grunnlinjen har lengde , så halve grunnlinjen er .
I den rettvinklede trekanten er hypotenusen lik sidekanten , og en katet er . Vi finner høyden med Pytagoras’ setning:
Arealet av trekanten er
Med kalkulator:
Alle mangekantene har omkrets , så sidekanten blir .
Kvadrat (): sidekant . Arealet av et kvadrat er sidekant i annen:
Sekskant (): sidekant . En regulær sekskant kan deles i like likesidede trekanter med sidekant , ved å trekke linjer fra sentrum til hvert hjørne, som vist på skissen.

På samme måte som i b) finner vi høyden i en slik trekant med Pytagoras. Halve sidekanten er , og hypotenusen (sidekanten) er :
Arealet av én trekant blir
Sekskanten består av slike trekanter, så
Til slutt regner vi ut forholdet for alle tre mangekantene:
| (antall sider i mangekanten) | 3 | 4 | 6 |
|---|---|---|---|
| Omkrets | 12 | 12 | 12 |
| Lengden av en sidekant | 4 | 3 | 2 |
| Areal | |||
Forholdet forteller hvor mye omkrets (materiale i veggene) som trengs per enhet areal som omsluttes. Jo lavere dette forholdet er, desto mindre materiale trengs for å omslutte et gitt areal.
Av tabellen ser vi at forholdet minker når antall sider øker: trekanten har det høyeste forholdet (), kvadratet et lavere (), og sekskanten det laveste (). Blant de tre mangekantene bruker altså sekskanten minst materiale i forhold til arealet den omslutter.
Dette kan hjelpe oss å forstå hvorfor bien bruker sekskanten: bien lager cellene av voks, som er kostbart for bien å produsere. Ved å bruke sekskantformen (i stedet for trekant eller kvadrat) får bien størst mulig lagringsplass (areal) for minst mulig bruk av voks (omkrets/materiale) samtidig som formene kan flatefylle uten åpninger, slik vi så i a).