Hans Walser, [20130727]
Dreieck und Sechseck
Anregung: H. K. S., L.
Es wird ein regelmŠ§iges Dreieck und ein dazu flŠchengleiches regelmŠ§iges Sechseck diskutiert. Dabei werden geometrische und rechnerische Methoden sowie Zerlegungsgleichheiten verwendet.
Wir arbeiten in einem Quadratraster der Maschenweite 1 (Abb. 1).
Abb. 1: Quadratraster
Wir drehen nun Kopien dieses Rasters um 120¡ und 240¡ (Abb. 2).
Abb. 2: Verdrehte Raster
Wir erkennen Punkte, welche ein regelmŠ§iges Zwšlfeck bilden (Abb. 3).
Abb. 3: Zwšlfeck
Wenn wir den Zwšlfeckseiten regelmŠ§ige Dreiecke aufsetzen, kommen deren Au§enecken auf Rasterunkte eines der drei Raster zu liegen.
Nun fŸhren wir ein regelmŠ§iges Dreieck (rot) und ein regelmŠ§iges Sechseck (blau) in die Figur ein gemŠ§ Abbildung 4.
Abb. 4: Dreieck und Sechseck
Das rote Dreieck und das blaue Sechseck sind flŠchengleich.
Dies kann auf verschiedene Arten eingesehen werden.
Wir kšnnen wir in der Schule mit FlŠchenverwandlungen arbeiten.
ZunŠchst haben das rote Dreieck und das blaue Sechseck das graue Dreieck gemeinsam (Abb. 5).
Abb. 5: FlŠchenverwandlungen
Aus der ParallelitŠt der beiden violetten Rasterlinien folgt die FlŠchengleichheit der beiden Dreiecke und . Diese beiden Dreiecke haben eine gemeinsame Grundlinie und die gleiche Hšhe 1 (Maschenweite des Rasters). Analog kšnnen wir an den anderen zwei Seiten des grauen Dreiecks Ÿberlegen.
Das rote Dreieck hat den Umkreisradius und damit den FlŠcheninhalt .
Das blaue Sechseck hat den Umkreisradius 2 und damit den gleichen FlŠcheninhalt .
Die Abbildung 6 zeigt das wesentliche Puzzle-Teil.
Abb. 6: Puzzle-Teil
Mit drei solcher Puzzle-Teilen (jeweils um 120¡ und 240¡ verdreht) kšnnen wir das rote Dreieck bis auf drei kleine Dreiecke an den Spitzen auffŸllen (Abb. 7).
Abb. 7: Dreieck fast voll
Ebenso kšnnen wir damit das blaue Sechseck bis auf ein Dreieck im Zentrum auffŸllen (Abb. 8).
Abb. 8: Sechseck mit Loch
Als Restproblem mŸssen wir das Lochdreieck im blauen Sechseck auf die drei Eckdreiecke im roten Dreieck aufteilen. Wir haben das Problem der ãDreiecksdrittelungÒ. Die Abbildung 9 zeigt, wie das geht.
Abb. 9: Dreiecksdrittelung
Damit erhalten wir schlie§lich die gemeinsame Zerlegung des Dreiecks mit dem flŠchengleichen Sechseck (Abb. 10).
Abb. 10: Zerlegungsgleichheit