まなぶ君: まず立方体かな。それから、正四面体。正三角形4枚でつくられるものですよね。 教誓先生: そうです。いいですね。でも、それではサッカーボールになりません。立方体を蹴けっていたらサッカーになりませんよね。 まなぶ君: ん〜そうだ! 正八面体があった! 教誓先生: はい、また1つ思いつきましたね。でも、正八面体を蹴(け)るサッカーをイメージできますか? まなぶ君: う〜ん…。じゃあ正百面体! 正多面体と呼ばれる立体は全部で何種類あるでしょう？: 試して発見！一番稼げるお小遣いサイト. それならサッカーもできそうです! 教誓先生: まなぶ君…。果たして、そんな立体はつくれますかね…。では、勉強を始めていきましょう。 正多面体はたったの5種類しかない!? 正多面体は、次の2つの条件を満たす、へこみのない立体のことを言います。 条件①すべての面が等しい正多角形でできている 条件②すべての頂点に集まる面の数が等しい 上の2つの条件を満たす図形は、全部で5種類あります。 これまでに登場した正四面体、立方体、正八面体の3種類に加え、正十二面体、正二十面体の2種類です。 正四面体、正八面体、正二十面体は各面が正三角形で、立方体は正方形で、正十二面体は正五角形でできていますね。 正多面体が5種類しかないことは、意外かもしれませんね。でも、面の形で分類すると簡単に説明できるのです。 正三角形の枚数を6枚にしてみると… まずは、正三角形でできた正多面体を考えます。 正三角形を集めて立体の頂点をつくることを想像してください。正三角形を3枚集めると、とがった頂点をつくれますよね。そして、正三角形の枚数を4枚、5枚と増やしていくと、少しずつなだらかな頂点へと変化していきます。 では、正三角形を6枚にしたらどうでしょう?
これは、プラトンの立体が5個であることと関係があるに違いない」と彼は考えました。当時の天文学者は古代ギリシアのユークリッドの幾何学を学んでいました。そこには、プラトンの立体に内接する球と外接する球の半径に関する理論が載っていました。ケプラーは一番内側に水星軌道が載っている球があり、それに正八面体が外接し、それを金星軌道の球が外接するといった順で、地球、火星、木星、土星の球をそれぞれ二十面体、十二面体、四面体、六面体が支えていると考えたのです。 この軌道の計算は、当時の観測結果とほぼあっていました。ケプラーの業績の一つは、「惑星の軌道は円ではなく実際は楕円である」ということを発見したことで、これはいま述べた「宇宙=プラトンの立体説」に矛盾してしまします。しかし彼はいっこうにかまわず、終生この「宇宙=プラトンの立体説」を誇りにしていました。プラトンの立体は古代ギリシアの時代から近世にいたるまで、様々な科学者を魅了し続けてきたのです。 ▼ 図5、図7の展開図は以下からダウンロードできます ▼Twitter、Webマガジンサイトも更新中。よろしくお願いいたします。 Twitter: @mathematicasite Web:
目で見て解る数理:多面体の展開図について 今回は、目で見て解る数学という内容で(3次元の)多面体の展開図の話をしたいと思います。図形の話なので、難しい数式や数学の概念は出てきません。気楽に読みすすられると思います。 1. 多面体とは?
「5種類しかない理由」もあわせて紹介 目からウロコが落ちると文系にも大好評の 〈雑学数学〉 、今回のテーマは「立体図形」! 「正多面体」に「円錐」、聞いたことはあるけど何が面白いかちっともわからない…… そんな方でも大丈夫! 深くて面白い立体図形の世界をおなじみの「数学のお兄さん」が優しく紹介してくれます!
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