数学カフェjr.

「知っておいてほしい」又は「ちょっとオモシロイ」初等数学を、高校受験をする又は中高一貫校在学の中学生を中心に、小学生~大人の方に向けてお伝えしていきます。

多面体を“切り開く”

【2023/9/2(不具合発生90日目)】依然として運営サイドによる是正措置なし! 【2023/8/8(不具合発生65日目)】依然として運営サイドによる是正措置なし! ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- たとえ「ブログ・コミュニティー」という小さな場といえども、「有無を言わさず一方的に“手足をもぎ取る”ような措置」は、現代でも存在するどこかの“独裁国家”がやっていることと同じでしょう。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- そんな横暴に屈するようでは暗澹たる未来しかないので、何とかブログを更新していきますね。 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 「多面体の展開図」 とは、その多面体が面だけから形成される中空なものとして、面を形成する多角形の 「“辺のみ”を切り開いてできた“ひとつながりの平面図”」 のことですね。 (※円錐・円柱などのように曲面が含まれる立体の場合は“辺以外”も切り開きます。) ■ つまり、“展開図通りの紙”があったならば、辺の部分で折り曲げて対応する辺どうしを重ねていけば、元の多面体を形づくることができる訳ですね。 ■ 例えば「立方体」は11種類の展開図が存在しますが、漏れなく理詰めで全てあげられるかチェックしておきましょう。 ■■■ 今回は「正四面体」について考えてみましょう。 ■ 展開図は2種類しかありませんが全てわかりますね。 ■ そこで、 「“辺のみ”ではなく“面”も切り開いていいもの」 とすると、 「“長方形”となる切り開き方」 がありますね。 ■ お菓子包装や飲料容器として見かけたことがあるかと思いますが、 「正四面体形状の包装・容器の作り方」 をイメージしてみればわかりやすいですね。 ■■■ 例えば、 「正四面体ABCDの辺BCの中点をM」 として考えてみましょう。 ■ そして、 「辺AD,辺BC,線分AM」 で切り開くと長方形になりますね。 ■ 小学生は実際に“切り開き図”を作ってみて、周長が大体どれくらいになるか定規で測っておきましょう。 ■ ※「無理数」や「三平方の定理」を学んでいれば周長を数値として求められるのですが、 「正四面体の1辺を1」 とすると、 「周長は4+√3」 となります。 ■■■ では、周長がこれより小さい“長方形”となる切り開き方はないでしょうか? -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 【2023/8/23/解説】 ■ 「線分AM,辺BC,線分DM」 で切り開いてみましょう。 ■ 小学生は、また実際に“切り開き図”を作ってみてから定規で測ってみましょう。 ■ 計算できる人は、 「周長は2+2√3」 となることを確認しましょう。 ■ 「2+2√3<4+√3」 となり、より小さくなりますね。 ■■■ 「切り開いた形が“長方形”」 という制限をつけているので、これが最小となると思われますが、ものすごいアクロバティックな方法で、より“正方形”に近い場合がありそうな気も…