Bikube med regulære sekskanter og areal per omkrets

Del 2, alle hjelpemidler

Bikube med regulære sekskanter og areal per omkrets

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.

Utsnitt av en bikube med bier

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 n-kant er gitt ved formelen 180°−360°n

Flater fylt med regulære trekanter, firkanter og sekskanter

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

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.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at arealet av en regulær trekant som har sidekanter med lengde 4, er 212≈6,9

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Skriv av og fyll ut følgende tabell:

n (antall sider i mangekanten)346
Omkrets121212
Lengden av en sidekant432
Areal6,9
OmkretsAreal
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

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 108°, som ikke går opp i 360°.

A=212≈6,9

Se tabell nedenfor.

Sekskanten bruker minst materiale per areal.

LøsningsforslagKI-generert

I en regulær n-kant er hver vinkel gitt ved

180°−360°n

For n=5 (femkant) blir vinkelen

180°−360°5=180°−72°=108°

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 360°. Det betyr at 108° må gå opp i 360° et helt antall ganger:

360°:108°=3,33…

Siden dette ikke er et helt tall, kan vi verken legge 3 femkanter (som gir 3⋅108°=324°, med en åpning på 36°) eller 4 femkanter (som gir 4⋅108°=432°, som er mer enn 360° 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 4, så halve grunnlinjen er 2.

I den rettvinklede trekanten er hypotenusen lik sidekanten 4, og en katet er 2. Vi finner høyden h med Pytagoras’ setning:

h2+22=42
h2=16−4=12
h=12

Arealet av trekanten er

A=12⋅g⋅h=12⋅4⋅12=212

Med kalkulator:

A=212≈6,9

A=212≈6,9

Alle mangekantene har omkrets 12, så sidekanten blir 12n.

Kvadrat (n=4): sidekant 3. Arealet av et kvadrat er sidekant i annen:

A=32=9

Sekskant (n=6): sidekant 2. En regulær sekskant kan deles i 6 like likesidede trekanter med sidekant 2, ved å trekke linjer fra sentrum til hvert hjørne, som vist på skissen.

Regulær sekskant delt i seks likesidede trekanter med sidekant s=2 og høyde h=\sqrt{3} fra sentrum

På samme måte som i b) finner vi høyden i en slik trekant med Pytagoras. Halve sidekanten er 1, og hypotenusen (sidekanten) er 2:

h2+12=22
h2=4−1=3
h=3

Arealet av én trekant blir

A△=12⋅2⋅3=3≈1,73

Sekskanten består av 6 slike trekanter, så

A=6⋅3≈6⋅1,73≈10,4

Til slutt regner vi ut forholdet OmkretsAreal for alle tre mangekantene:

126,9≈1,74129=1,331210,4≈1,15
n (antall sider i mangekanten)346
Omkrets121212
Lengden av en sidekant432
Areal6,9910,4
OmkretsAreal1,741,331,15

Forholdet OmkretsAreal 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 n øker: trekanten har det høyeste forholdet (1,74), kvadratet et lavere (1,33), og sekskanten det laveste (1,15). 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).

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt