Regulaarsed hulk­tahukad

Uurime järgnevas, kas on olemas hulk­tahukaid, mille tahkudeks on vaid ühte liiki korra­pärased võrdsed hulk­nurgad. Sellised hulk­tahukad on olnud teadlaste huvi­objektiks juba Antiik-Kreekas. Selle aja õpetlane Platon (428–347 eKr) pidas neid maailma ehitus­elementideks, seostades neid tule, õhu, maa ja veega.

Selliseid hulk­tahukaid nimetatakse regulaarseteks hulk­tahukateks.

Regulaarseks hulk­tahukaks nimetatakse kumerat hulk­tahukat, mille kõik tahud on võrdsed korra­pärased hulk­nurgad ja mille igast tipust lähtub võrdne arv servi.

Et nimetatud hulk­tahukate puhul on iga tipu juures võrdsete tasa­nurkadega mitme­tahulised nurgad, siis uurime, milliseid mitme­tahulisi nurki on võimalik moodustada üht liiki korra­pärastest hulk­nurkadest.

Ülesanne 726. Mitme­tahulised nurgad
  1. Millist võrratust peab rahuldama suvalise mitme­tahulise nurga tasa­nurkade summa?
  2. Kas võrd­külgsetest kolm­nurkadest saab moodustada
    1. kolme­tahulist nurka?   
    2. nelja­tahulist nurka?   
    3. viie­tahulist nurka?   
    4. kuue­tahulist nurka?   
    5. seitsme­tahulist nurka?   
  3. Kas ruutudest saab moodustada
    1. kolme­tahulist nurka?   
    2. nelja­tahulist nurka?   
    3. viie­tahulist nurka?   
  4. Milliseid mitme­tahulisi nurki saab moodustada korra­pärastest viis­nurkadest?
  5. Kas mitme­tahulisi nurki saab moodustada korra­päraste kuus­nurkadega?   

Ülesandes 726 selgus, et üht liiki võrdsetest korra­pärastest hulk­nurkadest on võimalik moodustada vaid viis erinevat mitme­tahulist nurka: korra­päraste kolm­nurkadega kolm, korra­päraste neli­nurkadega üks ja korra­päraste viis­nurkadega üks. Igale sellisele võimalusele vastabki üks kindel regulaarne hulk­tahukas ehk platooniline keha.

Joon. 3.23

Kumeraid hulk­tahukaid, mille pind koosneb vaid võrdsetest korra­pärastest kolmnurkadest, on kolm:

  • tetraeederregulaarne neli­tahukas (joon. 3,23a);
  • oktaeeder – regulaarne kaheksa­tahukas (joon. 3,23b) ja
  • ikosaeeder – regulaarne kaks­kümmend­tahukas (joon. 3.23c).

Hulk­tahukaid, mille pind koosneb vaid võrdsetest korra­pärastest neli­nurkadest, on üks:

  • heksaeeder ehk kuup – regulaarne kuus­tahukas (joon. 3.23d).

Samuti on vaid üks keha, mille pind koosneb võrdsetest korra­pärastest viis­nurkadest:

  • dodekaeeder – regulaarne kaks­teist­tahukas (joon. 3.23e).

Nende kehade nimetused tulevad kreeka­keelsetest sõnadest tettares – 4, hex – 6, okto – 8, dodeka – 12, eikosi – 20, hedra – tahk.

Ülesanded B

Ülesanne 727. Regulaarsed hulk­tahukad
  • Ikosaeeder
  • Dodekaeeder
  • Tetraeeder
  • Heksaeeder
  • Oktaeeder
Ülesanne 728. Regulaarsed hulk­tahukad

Regulaarne hulk­tahukas

Diagonaalide arv

Tetraeeder

Oktaeeder

Ikosaeeder

Heksaeeder ehk kuup

Dodekaeeder

Ülesanne 729. Regulaarsed hulk­tahukad
Joon. 3.24
  1. Kuidas nimetatakse keha, mille määravad joonisel 3.24 näidatud kuubi tahkude diagonaalid? Põhjendage.
  1. Leidke nurgad kuubi külg­tahkude nende diagonaalide vahel, mis väljuvad kuubi ühest tipust.
    Vastus. Need nurgad on °.
  2. Leidke tetraeedri kiiv­servade vaheline nurk.
    Vastus. See nurk on °.
  3. Avaldage tetraeedri pindala ja ruumala kuubi serva a kaudu.
    Vastus. S; V
Ülesanne 730. Oktaeeder

Vastus. V

Ülesanne 731. Regulaarsed hulk­tahukad
  1. Kuubi naaber­tahkude kesk­punktid on ühendatud lõikudega. Kuidas nimetatakse keha, mille määravad need lõigud? Põhjendage.
  2. Leidke nurgad oktaeedri ühest tipust väljuvate servade vahel.
    Vastus. Need nurgad on ° ja °.
  3. Millise nurga all lõikuvad oktaeedri diagonaalid?
    Vastus° all
  4. Avaldage tekkinud hulk­tahuka pindala ja ruumala kuubi serva a kaudu.
    Vastus. S; V
Ülesanne 732. Regulaarsed hulk­tahukad
Joon. 3.25

Regulaarsetest hulk­tahukatest saab neid oskuslikult lõigates valmistada ka selliseid kehi, mille pind koosneb kahest või enamast liigist oma­vahel võrdsetest hulk­nurkadest. Selliseid kehi nimetatakse pool­regulaarseteks ehk arhimeedilisteks kehadeks.

Ülesanne 733. Pool­regulaarsed kehad
Joon. 3.26
  1. Kuup­oktaeedri tahkudeks on vaid ruudud ja võrd­külgsed kolm­nurgad. Kuidas tuleks lõigata kuupi, et saada joonisel 3.26 olev arhimeediline keha – kuup­oktaeeder?
  1. Kui palju on kuup­oktaeedril kumbagi liiki tahke?
    Vastus. Kuup­oktaeedril on  ruutu ja  võrd­külgset kolm­nurka.
  2. Kuidas tuleks lõigata kuupi, et tekiks keha, mille pind koosneb kuuest võrdsest korra­pärasest kaheksa­nurgast ja kaheksast võrd­külgsest kolm­nurgast?
  3. Kuidas lõigata oktaeedrit, et tekiks keha, mille pind koosneb kuuest ruudust ja kaheksast korra­pärasest kuus­nurgast?
  4. Milliseid huvitavaid kehi saab veel regulaarsete hulk­tahukate tippude ära­lõikamise teel?
Ülesanne 734. Voltimine

Joonisel 3.27 on näidatud, kuidas voltida DIN formaadis paberist (nt A4) korra­pärast viis­nurka. Tehke kaks­teist sellist viis­nurka ja seadke neist kokku dodekaeeder, kasutades nende ühendamiseks viis­nurkadel olevaid „sabasid” 1.

Joon. 3.27
Ülesanne 735. Regulaarsed hulk­tahukad

Vastus. Nende lõikudega määratud hulk­tahukas on S = ; V

Ülesanne 736. Pool­regulaarsed kehad
  1. ühe kolmandikuga kuubi servast?
    Vastus. Keha ruumala väheneb %.
  2. poolega kuubi servast?
    Vastus. Keha ruumala väheneb %.
Ülesanne 737. Regulaarsed hulk­tahukad

Regulaarne hulktahukas

Kahetahuline nurk

Tetraeeder

Heksaeeder ehk kuup

Oktaeeder

Dodekaeeder

Ikosaeeder