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三、研究目的: ( 一 ) 除了正六邊形、正方形、正三角形以外,難道就沒有能密合的單一正多邊形了嗎? ( 二 ) 正六邊形、正方形、正三角形在相同周長下,誰的面積最大? ( 三 ) 校園中有哪些是六邊形的呢? ( 四 ) 為什麼自然界形成的物品(例:蜂窩、蜘蛛網、龜裂)為六邊形的機率比較大? ( 五 ) 我們如何善用正六邊形的此項性質呢?.
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三、研究目的: (一) 除了正六邊形、正方形、正三角形以外,難道就沒有能密合的單一正多邊形了嗎? (二) 正六邊形、正方形、正三角形在相同周長下,誰的面積最大? (三) 校園中有哪些是六邊形的呢? (四) 為什麼自然界形成的物品(例:蜂窩、蜘蛛網、龜裂)為六邊形的機率比較大? (五) 我們如何善用正六邊形的此項性質呢? 一、摘要:因探索正多邊形中,僅正六邊形、正方形、正三角形為單一能密合的三種圖形,故深入比 較此三種正多邊形的特性,其中發現正六邊形最具某種優勢, 就此,本研究據下述四項以 完整呈現: (ㄧ)證明正六邊形、正方形與正三角形在相同周長下,正六邊形的面積最大。 (二)觀察校園中的正六邊形有哪些。 (三)想想看為什麼它們會以這樣的面貌呈現。 (四)利用正六邊形的這項優勢於校園中進行鐵絲大改造。 四、研究設備及器材: (一) 觀察烏龜殼、蜂窩的設備:捕魚網、相機、學校池塘裡的烏龜與樹上蜂窩 (二) 觀察籃(排)球場牆面地板及樹皮龜裂的設備:相機、籃(排)球場、學校樹木 (三) 觀察籃球場籃球框的設備:相機、學校籃球框 (四) 觀察泡泡、食用珍珠的設備:相機、泡泡、珍珠 (五) 比較正六邊形、正方形的大小:鐵絲、橡膠管、相機、尺 (六) 校園鐵絲大改造:校園裡的鐵絲網、鐵絲、尺、相機 五、研究過程或方式: 二、研究動機: 在校園中從教室內往窗外一望,總看得到許多不同形狀的東西。而我們發現, 蜂窩、烏 龜殼、蜘蛛網、操場上的跑道與磁磚龜裂的形狀,幾乎都是六邊形。我們不禁感到惑: 為什麼蜂窩、烏龜殼、蜘蛛網的形狀都是六邊形呢?而地板、牆壁龜裂的形狀為什麼也 是六邊形?難道六邊形這個形狀對某些動物來說比較容易築起嗎?還是六邊形需要比較 少的材料就能完成最大的面積?
【操作】相同面積的區域下,使用編 織為正六邊形的鐵絲網,是否會比編織為正方形的鐵絲網所需總長度較短,而節省買鐵絲的經費呢? 六、研究結果:
七、討論: 本研究藉由證明鋪滿整個平面區域的正多邊形一共只有三種:正三角形、正方形和正六邊 形,進而推演出在相同周長下,以正六邊形的面積最大,其次為正方形,最小的是正三角 形,而對正六邊形產生興趣,然自然界的正六邊形隨處可見,我們則專注於校園內的正六 邊形,我們探究它會以正六邊形面貌呈現之成因,再依此優勢實驗於牆面鐵絲的改造,由 上述實驗發現,若將鐵絲由正方形編織蓋為正六邊形,材料上的確是節省的,進一步,我 們衍生以下的問題及想法: 【討論一】:本實驗及推論僅聚焦於六個正六邊形及正方形的編織研究,若推至大面牆壁, 或考慮周圍邊界,結論是否相同? 【討論二】:本實驗改造的重點在於牆面的鐵絲,想想看,校園內還有什麼可以進行改造, 以節省成本? 【討論三】:若以人工成本也考慮進來,鐵絲哲誠正六邊形會不會比正方形費工?就經濟 成面而言,是否真的有節省? 【討論四】:然生活中常見的編織多以正方形為主,是否正方形的承載力最高, 亦或正六 邊形的承載力其實不亞於正方形呢? 八、結論: 【結論一】:鋪滿平面的單一正多邊形只有正三角形、正方形與正六邊形三種圖形。 【結論二】:相同周長狀況下,正六邊形的面積>正方形的面積>正三角形的面積。 【結論三】:正六邊形具有所需材料最簡、可使用空間最大,最節省材料的優勢。 九、參考資料及其他 【線上查詢】 *蜂窩-自然界最經濟有效的建築 *六六大順 *道磚為何採用正六邊形 *蜂窩的極值原理 【數學書籍】 *搞定幾何(天下文化) *數學好好玩(天下文化) *數學是啥玩意(天下文化) *數學小魔女(天下文化)