Regelmäßiges Vieleck: Fläche, Umfang, Innenwinkel, Apothem
Über diesen Rechner Der Rechner für regelmäßige Vielecke liefert aus der Seitenzahl n n n und der Seitenlänge s s s die Fläche A = n s 2 4 tan ( π / n ) A = \dfrac{n s^2}{4\tan(\pi/n)} A = 4 tan ( π / n ) n s 2 , den Umfang P = n s P = ns P = n s und jeden Innenwinkel ( n − 2 ) ⋅ 180 ∘ n \dfrac{(n-2)\cdot 180^\circ}{n} n ( n − 2 ) ⋅ 18 0 ∘ ; umgekehrt lässt sich aus Fläche und Seitenzahl die Seitenlänge rückrechnen.
„Regelmäßiges Vieleck“ meint ein Vieleck mit lauter gleich langen Seiten und lauter gleichen Winkeln: das gleichseitige Dreieck, das Quadrat, das regelmäßige Fünfeck, das regelmäßige Sechseck (Muttern, Bienenwabe), das regelmäßige Achteck (Stoppschild) … erfüllt eine Figur beide Bedingungen, genügt das Messen einer Seite, um alles zu kennen. Die Seite verbindet die „Grundschulgeometrie“ von Dreieck und Quadrat mit dem Kreis (dem Grenzfall n → ∞ n \to \infty n → ∞ ) und ist der Ausgangspunkt für das Verständnis, wie Vielecke einen Kreis annähern.
Was sie nicht tut: keine unregelmäßigen Vielecke (Figuren mit ungleichen Seiten oder Winkeln werden in Dreiecke zerlegt und einzeln berechnet), keine Sternvielecke und keine Einheitenumrechnung – welche Einheit die Seitenlänge hat, hat die Fläche als ihr Quadrat.
So rechnen Sie mit diesem Rechner 01 Panel öffnen Diese Seite entspricht „Mathematikwerkzeuge → Formeln → Regelmäßiges Vieleck“ (/#/mathtools/formula?calculator=calculator.regular-polygon). Beim Öffnen sind „Seitenzahl n“ = 6 und „Seitenlänge s“ = 5 vorbelegt; Fläche, Umfang und Innenwinkel werden sogleich berechnet. 02 Fläche, Umfang und Innenwinkel bestimmen Seitenzahl und Seitenlänge ändern; mit „Eingabe“ markierte Felder sind Ihre Werte, die drei mit „berechnet“ markierten Felder aktualisieren sich sofort. Für die Seitenzahl eine ganze Zahl ab 3 eintragen. 03 Seitenlänge aus der Fläche rückrechnen „Seitenlänge s“ leeren, die bekannte Fläche in „Fläche“ eintragen, „Seitenzahl n“ stehen lassen; das Feld der Seitenlänge wechselt auf „berechnet“ und zeigt das Ergebnis. Beachten Sie, dass „Umfang“ dann 0 zeigt (die Engine berechnet den Umfang mit der nicht ausgefüllten Seitenlänge als 0, und die rückgerechnete Seitenlänge wird nicht zurückgeschrieben); tragen Sie das Ergebnis von Hand in das Feld der Seitenlänge ein, um den Umfang zu sehen. 04 Ergebnis ablesen Werte mit höchstens 8 Nachkommastellen, abschließende Nullen entfallen; die Fläche eines regelmäßigen Sechsecks mit Seitenlänge 5 wird zum Beispiel als 64.95190528 angezeigt; der Innenwinkel ist bei ganzzahligem n n n meist ganzzahlig oder ein endlicher Dezimalbruch (Fünfeck 108, Siebeneck 128.57142857). 05 Formel kopieren Die Schaltfläche rechts neben dem Panel-Titel kopiert den Formeltext A = n×s²/(4tan(π/n)) in die Zwischenablage.
Rechenbeispiele Alle vier Beispiele wurden mit compute aus der Engine regular-polygon nachgerechnet; die Anzeige erfolgt mit höchstens 8 Nachkommastellen ohne abschließende Nullen.
Beispiel 1: Vorgabewerte, regelmäßiges Sechseck mit Seitenlänge 5
Eingabe: n = 6 n = 6 n = 6 , s = 5 s = 5 s = 5 .
Halber Mittelpunktswinkel π / 6 = 30 ∘ \pi/6 = 30^\circ π /6 = 3 0 ∘ , tan 30 ∘ = 0.57735027 \tan 30^\circ = 0.57735027 tan 3 0 ∘ = 0.57735027 .
Fläche A = 6 × 25 4 × 0.57735027 = 150 2.30940108 = 64.95190528 A = \dfrac{6 \times 25}{4 \times 0.57735027} = \dfrac{150}{2.30940108} = 64.95190528 A = 4 × 0.57735027 6 × 25 = 2.30940108 150 = 64.95190528 .
Umfang P = 6 × 5 = 30 P = 6 \times 5 = 30 P = 6 × 5 = 30 .
Innenwinkel = ( 6 − 2 ) × 180 ∘ / 6 = 120 ∘ = (6-2)\times 180^\circ / 6 = 120^\circ = ( 6 − 2 ) × 18 0 ∘ /6 = 12 0 ∘ .
Anzeige: Fläche 64.95190528 , Umfang 30 , Innenwinkel 120 . Kontrolle von Hand: Apothem a = 5 / ( 2 tan 30 ∘ ) = 4.33012702 a = 5/(2\tan 30^\circ) = 4.33012702 a = 5/ ( 2 tan 3 0 ∘ ) = 4.33012702 , Fläche = 1 2 × 30 × 4.33012702 = 64.95190528 = \tfrac12 \times 30 \times 4.33012702 = 64.95190528 = 2 1 × 30 × 4.33012702 = 64.95190528 , stimmt überein; Umkreisradius R = 5 / ( 2 sin 30 ∘ ) = 5 = s R = 5/(2\sin 30^\circ) = 5 = s R = 5/ ( 2 sin 3 0 ∘ ) = 5 = s – das regelmäßige Sechseck ist das einzige regelmäßige Vieleck, bei dem der Umkreisradius gleich der Seitenlänge ist, weil es aus 6 gleichseitigen Dreiecken zusammengesetzt ist.
Abbildung 1: das regelmäßige Sechseck aus Beispiel 1. Fläche = 6 gleichschenklige Dreiecke mit Grundseite s und Höhe a
Beispiel 2: gleichseitiges Dreieck und Quadrat – Kontrolle mit bekannten Formeln
Eingabe n = 3 n = 3 n = 3 , s = 4 s = 4 s = 4 :
tan ( π / 3 ) = tan 60 ∘ = 1.73205081 \tan(\pi/3) = \tan 60^\circ = 1.73205081 tan ( π /3 ) = tan 6 0 ∘ = 1.73205081 .
A = 3 × 16 4 × 1.73205081 = 48 6.92820323 = 6.92820323 A = \dfrac{3 \times 16}{4 \times 1.73205081} = \dfrac{48}{6.92820323} = 6.92820323 A = 4 × 1.73205081 3 × 16 = 6.92820323 48 = 6.92820323 .
Anzeige: Fläche 6.92820323 , Umfang 12 , Innenwinkel 60 . Das ist gleich der Schulformel 3 4 s 2 = 3 4 × 16 = 4 3 = 6.92820323 \dfrac{\sqrt 3}{4}s^2 = \dfrac{\sqrt 3}{4}\times 16 = 4\sqrt 3 = 6.92820323 4 3 s 2 = 4 3 × 16 = 4 3 = 6.92820323 .
Eingabe n = 4 n = 4 n = 4 , s = 4 s = 4 s = 4 : tan 45 ∘ = 1 \tan 45^\circ = 1 tan 4 5 ∘ = 1 , A = 4 × 16 / 4 = 16 = s 2 A = 4 \times 16 / 4 = 16 = s^2 A = 4 × 16/4 = 16 = s 2 , Anzeige Fläche 16 , Umfang 16 , Innenwinkel 90 – die Quadratformel s 2 s^2 s 2 ist der Sonderfall der allgemeinen Formel für n = 4 n = 4 n = 4 .
Beispiel 3: das Stoppschild – regelmäßiges Achteck mit Seitenlänge 10
Eingabe: n = 8 n = 8 n = 8 , s = 10 s = 10 s = 10 .
tan ( π / 8 ) = tan 22.5 ∘ = 0.41421356 = 2 − 1 \tan(\pi/8) = \tan 22.5^\circ = 0.41421356 = \sqrt 2 - 1 tan ( π /8 ) = tan 22. 5 ∘ = 0.41421356 = 2 − 1 .
A = 8 × 100 4 × 0.41421356 = 800 1.65685425 = 482.84271247 A = \dfrac{8 \times 100}{4 \times 0.41421356} = \dfrac{800}{1.65685425} = 482.84271247 A = 4 × 0.41421356 8 × 100 = 1.65685425 800 = 482.84271247 .
P = 80 P = 80 P = 80 , Innenwinkel = 6 × 180 ∘ / 8 = 135 ∘ = 6 \times 180^\circ / 8 = 135^\circ = 6 × 18 0 ∘ /8 = 13 5 ∘ .
Anzeige: Fläche 482.84271247 , Umfang 80 , Innenwinkel 135 . Geschlossene Schreibweise A = 2 ( 1 + 2 ) s 2 = 200 ( 1 + 2 ) = 482.84271247 A = 2(1+\sqrt 2)s^2 = 200(1+\sqrt 2) = 482.84271247 A = 2 ( 1 + 2 ) s 2 = 200 ( 1 + 2 ) = 482.84271247 . Ist die Seitenlänge in Zentimetern angegeben, hat ein solches Schild eine Fläche von etwa 0.048 m²; das Apothem ist a = 10 / ( 2 tan 22.5 ∘ ) = 12.07106781 a = 10/(2\tan 22.5^\circ) = 12.07106781 a = 10/ ( 2 tan 22. 5 ∘ ) = 12.07106781 , die „Schlüsselweite“ (gemessen wie bei einem Schraubenschlüssel) also 2 a = 24.14 2a = 24.14 2 a = 24.14 .
Beispiel 4: Seitenlänge rückrechnen und die Annäherung an den Kreis bei großem n
Eingabe: Fläche A = 100 A = 100 A = 100 , n = 6 n = 6 n = 6 (Seitenlänge leeren).
s = 4 × 100 × tan 30 ∘ 6 = 230.94010768 6 = 38.49001795 = 6.20403239 s = \sqrt{\dfrac{4 \times 100 \times \tan 30^\circ}{6}} = \sqrt{\dfrac{230.94010768}{6}} = \sqrt{38.49001795} = 6.20403239 s = 6 4 × 100 × tan 3 0 ∘ = 6 230.94010768 = 38.49001795 = 6.20403239 .
Anzeige: Seitenlänge s 6.20403239 , Innenwinkel 120; „Umfang“ zeigt 0 (siehe die Konvention in Schritt 3). Trägt man 6.20403239 von Hand in das Feld der Seitenlänge ein, zeigt der Umfang 37.22419436.
Eingabe n = 360 n = 360 n = 360 , s = 1 s = 1 s = 1 : Fläche 10312.97851164 , Umfang 360 , Innenwinkel 179 . Ein Kreis mit demselben Umfang 360 hat die Fläche 360 2 / ( 4 π ) = 10313.24031235 360^2/(4\pi) = 10313.24031235 36 0 2 / ( 4 π ) = 10313.24031235 ; das Vieleck ist nur 0.0025% kleiner als der Kreis – bei vielen Seiten sind regelmäßiges Vieleck und Kreis praktisch nicht mehr zu unterscheiden, genau darauf beruht die Idee, mit der Archimedes π \pi π mit 96-Ecken einkeilte.
Wenn die Seitenzahl keine ganze Zahl ist
Die Engine prüft nicht, ob n n n ganzzahlig ist: Die Eingabe n = 4.5 n = 4.5 n = 4.5 , s = 2 s = 2 s = 2 ergibt eine Fläche von 5.36289117 und einen Innenwinkel von 100 – Zahlen, die algebraisch gelten, geometrisch aber nicht existieren. Die Seitenzahl eines echten Vielecks kann nur eine ganze Zahl ab 3 sein.
Die Eingaben aus Beispiel 1 lassen sich direkt in das Panel übernehmen; die Seitenzahl von 6 nacheinander auf 8, 12 und 100 ändern und beobachten, wie der Innenwinkel gegen 180° strebt und die Fläche sich der eines Kreises mit gleichem Umfang annähert.
Grundlagen und Herleitung Zerlegung in n gleichschenklige Dreiecke
Verbindet man den Mittelpunkt des regelmäßigen n n n -Ecks mit jeder Ecke, entstehen n n n kongruente gleichschenklige Dreiecke: Grundseite s s s , Schenkel R R R , Spitzenwinkel der in n n n Teile geteilte Vollwinkel von 360°, also der Mittelpunktswinkel 2 π / n 2\pi/n 2 π / n . Fällt man vom Mittelpunkt das Lot auf die Grundseite, wird das gleichschenklige Dreieck in zwei rechtwinklige Dreiecke zerlegt mit den Katheten s / 2 s/2 s /2 und dem Apothem a a a und dem spitzen Winkel π / n \pi/n π / n . Somit
tan π n = s / 2 a ⇒ a = s 2 tan ( π / n ) , sin π n = s / 2 R ⇒ R = s 2 sin ( π / n ) \tan\frac{\pi}{n} = \frac{s/2}{a}\;\Rightarrow\; a = \frac{s}{2\tan(\pi/n)},\qquad
\sin\frac{\pi}{n} = \frac{s/2}{R}\;\Rightarrow\; R = \frac{s}{2\sin(\pi/n)} tan n π = a s /2 ⇒ a = 2 tan ( π / n ) s , sin n π = R s /2 ⇒ R = 2 sin ( π / n ) s
Jedes gleichschenklige Dreieck hat die Fläche 1 2 s a \tfrac12 s a 2 1 s a ; die n n n Stück addiert:
A = n ⋅ 1 2 s a = 1 2 ( n s ) a = 1 2 P a = n s 2 4 tan ( π / n ) A = n \cdot \tfrac12 s a = \tfrac12 (ns)\,a = \tfrac12 P a = \frac{n s^2}{4\tan(\pi/n)} A = n ⋅ 2 1 s a = 2 1 ( n s ) a = 2 1 P a = 4 tan ( π / n ) n s 2
Die Form „Fläche = Umfang × Apothem ÷ 2“ ist völlig isomorph zur Kreisformel A = 1 2 ⋅ 2 π r ⋅ r = π r 2 A = \tfrac12 \cdot 2\pi r \cdot r = \pi r^2 A = 2 1 ⋅ 2 π r ⋅ r = π r 2 – der Kreis ist das „unendliche Vieleck“, dessen Apothem gleich dem Radius und dessen Umfang gleich 2 π r 2\pi r 2 π r ist.
Warum der Innenwinkel (n − 2)·180° / n ist
Zieht man von einer Ecke Diagonalen zu allen übrigen Ecken, wird jedes n n n -Eck in n − 2 n - 2 n − 2 Dreiecke zerlegt, jedes mit der Winkelsumme 180°, die Winkelsumme des Vielecks ist also ( n − 2 ) ⋅ 180 ∘ (n-2)\cdot 180^\circ ( n − 2 ) ⋅ 18 0 ∘ . Beim regelmäßigen Vieleck sind alle Winkel gleich; verteilt man die Summe gleichmäßig auf die n n n Winkel, erhält man den einzelnen Innenwinkel. Eine andere Sicht: Jeder Außenwinkel ist 360 ∘ / n 360^\circ/n 36 0 ∘ / n (einmal um das Vieleck gegangen sind es insgesamt 360°), der Innenwinkel also 180 ∘ − 360 ∘ / n 180^\circ - 360^\circ/n 18 0 ∘ − 36 0 ∘ / n , was sich zur gleichen Formel vereinfacht. Für n = 3 , 4 , 5 , 6 , 8 n = 3, 4, 5, 6, 8 n = 3 , 4 , 5 , 6 , 8 ergeben sich 60°, 90°, 108°, 120°, 135°.
Welche regelmäßigen Vielecke die Ebene parkettieren
Treffen an einem Eckpunkt mehrere gleiche regelmäßige Vielecke zusammen, muss die Summe der Innenwinkel genau 360° betragen. 360 ∘ / θ innen 360^\circ / \theta_{\text{innen}} 36 0 ∘ / θ innen muss also eine ganze Zahl sein: gleichseitiges Dreieck (6 Stück), Quadrat (4) und regelmäßiges Sechseck (3) gehen; Fünfeck 360 / 108 = 3.33 360/108 = 3.33 360/108 = 3.33 und Achteck 360 / 135 = 2.67 360/135 = 2.67 360/135 = 2.67 nicht. Nur diese drei regelmäßigen Vielecke parkettieren die Ebene allein. Dass die Bienenwabe das Sechseck wählt, ist kein Zufall: Von den dreien umschließt das Sechseck eine gegebene Fläche mit dem kürzesten Umfang (die 1999 von Hales bewiesene „Bienenwaben-Vermutung“).
Annäherung an den Kreis: vom Vieleck zu π
Bei festem Umfang P P P hat das regelmäßige n n n -Eck die Fläche A n = P 2 4 n tan ( π / n ) A_n = \dfrac{P^2}{4n\tan(\pi/n)} A n = 4 n tan ( π / n ) P 2 . Für n → ∞ n \to \infty n → ∞ gilt n tan ( π / n ) → π n\tan(\pi/n) \to \pi n tan ( π / n ) → π , also A n → P 2 / ( 4 π ) A_n \to P^2/(4\pi) A n → P 2 / ( 4 π ) , genau die Fläche des Kreises mit dem Umfang P P P . In Beispiel 4 liegt n = 360 n = 360 n = 360 bereits nur 0.0025% daneben. Archimedes klemmte in Kreismessung mit ein- und umbeschriebenen regelmäßigen 96-Ecken 3 10 71 < π < 3 1 7 3\tfrac{10}{71} < \pi < 3\tfrac{1}{7} 3 71 10 < π < 3 7 1 ein, genau mit dieser Konvergenz; Liu Huis „Kreisteilungsmethode“ erreichte mit einem regelmäßigen 3072-Eck π ≈ 3.1416 \pi \approx 3.1416 π ≈ 3.1416 .
Ausgehend vom Umkreisradius oder Apothem
Ist nicht die Seitenlänge bekannt, sondern R R R (etwa bei einem einem Kreis einbeschriebenen regelmäßigen Vieleck) oder a a a (etwa die Schlüsselweite einer Mutter), rechnet man zuerst in die Seitenlänge um und verwendet dann diesen Rechner: s = 2 R sin ( π / n ) s = 2R\sin(\pi/n) s = 2 R sin ( π / n ) , s = 2 a tan ( π / n ) s = 2a\tan(\pi/n) s = 2 a tan ( π / n ) . Die gleichwertigen direkten Formeln sind A = 1 2 n R 2 sin ( 2 π / n ) A = \tfrac12 nR^2\sin(2\pi/n) A = 2 1 n R 2 sin ( 2 π / n ) und A = n a 2 tan ( π / n ) A = na^2\tan(\pi/n) A = n a 2 tan ( π / n ) .
Annahmen
Die Figur ist wirklich ein regelmäßiges Vieleck : alle Seiten gleich lang und alle Innenwinkel gleich. Ist nur eine Bedingung erfüllt (etwa bei einer Raute: gleiche Seiten, aber ungleiche Winkel), gilt die Formel nicht.
Konvexes Vieleck : die Formeln gelten für konvexe regelmäßige Vielecke; Sternvielecke wie der fünfzackige Stern haben eine andere Definition der „Fläche“ und liegen außerhalb des Geltungsbereichs.
Ebene Geometrie : in der euklidischen Ebene; regelmäßige Vielecke auf der Kugel haben eine größere Winkelsumme.
Seitenzahl ist eine ganze Zahl ≥ 3 : die Engine prüft das nicht, die Ausgaben für nicht ganzzahlige n n n haben keine geometrische Bedeutung.
Einheitliche Einheit : Seitenlänge, Apothem und Radius verwenden dieselbe Längeneinheit, die Fläche ist ihr Quadrat.
Konvention beim Rückrechnen : Wird die Seitenlänge aus der Fläche rückgerechnet, wird der Umfang mit der nicht ausgefüllten Seitenlänge (0) berechnet und zeigt 0; das bedeutet nicht, dass der Umfang null ist.
Geltungsbereich und Grenzen Berechenbar für jedes regelmäßige Vieleck mit n ≥ 3 n \ge 3 n ≥ 3 aus der Seitenlänge Fläche, Umfang und Innenwinkel; aus Fläche und Seitenzahl die Seitenlänge. Nur näherungsweise Ein gemessenes „regelmäßiges“ Vieleck hat immer Fertigungsabweichungen; der relative Fehler der Fläche ist doppelt so groß wie der relative Fehler der Seitenlänge (Δ A / A ≈ 2 Δ s / s \Delta A/A \approx 2\,\Delta s/s Δ A / A ≈ 2 Δ s / s ). Nicht berechenbar unregelmäßige Vielecke (in Dreiecke zerlegen oder die Koordinatenmethode „Schnürsenkelformel“ verwenden), direkte Eingabe von R R R oder a a a (zuerst wie oben in s s s umrechnen), Sternvielecke, die Oberfläche dreidimensionaler Polyeder. Keine Zusatzfunktionen Es werden keine Hilfsgrößen wie Apothem, Umkreisradius, Außenwinkel oder Diagonalenzahl (n ( n − 3 ) / 2 n(n-3)/2 n ( n − 3 ) /2 ) ausgegeben; bei Bedarf mit den Formeln von Hand berechnen. Numerik Bei sehr großem n n n ist tan ( π / n ) \tan(\pi/n) tan ( π / n ) sehr klein; in doppelter Genauigkeit liefert n n n bis in die Größenordnung 10 7 10^7 1 0 7 noch mehr als 8 signifikante Stellen, der Alltagsgebrauch ist nicht betroffen.
Häufige Fehler
Bei der Handrechnung im Gradmaß tan(π/n) schreiben : π / n \pi/n π / n ist das Bogenmaß. Auf einem gewöhnlichen Taschenrechner im Gradmodus tan ( 180 ∘ / n ) \tan(180^\circ/n) tan ( 18 0 ∘ / n ) verwenden; für das Sechseck tan ( 30 ∘ ) \tan(30^\circ) tan ( 3 0 ∘ ) und nicht tan ( 0.5236 ∘ ) \tan(0.5236^\circ) tan ( 0.523 6 ∘ ) eintragen.
Den Umkreisradius für die Seitenlänge halten : Nur beim regelmäßigen Sechseck gilt R = s R = s R = s . Beim Quadrat R = s / 2 R = s/\sqrt 2 R = s / 2 , beim gleichseitigen Dreieck R = s / 3 R = s/\sqrt 3 R = s / 3 , beim regelmäßigen Achteck R = 1.3066 s R = 1.3066\,s R = 1.3066 s .
Die „Schlüsselweite“ für die Seitenlänge halten : Die Nennweite einer Mutter (z. B. 17 mm bei einer M10-Mutter) ist die Schlüsselweite 2 a 2a 2 a , nicht die Seitenlänge. Die Seitenlänge ist s = 2 a tan ( π / n ) s = 2a\tan(\pi/n) s = 2 a tan ( π / n ) , beim Sechseck s = 2 a × 0.57735 = 1.1547 a s = 2a \times 0.57735 = 1.1547\,a s = 2 a × 0.57735 = 1.1547 a : Eine 17-mm-Mutter hat a = 8.5 a = 8.5 a = 8.5 mm und eine Seitenlänge von 9.81 mm.
Die Formel auf eine unregelmäßige Figur anwenden : Ein Fünfeck mit fünf Seiten der Länge 5, aber ungleichen Winkeln hat eine kleinere Fläche als das regelmäßige Fünfeck; die Formel gilt nur für regelmäßige Vielecke.
Das Quadrat in der Flächeneinheit vergessen : Das regelmäßige Sechseck mit Seitenlänge 5 cm hat eine Fläche von 64.95 cm², nicht 64.95 cm.
Eine Dezimalzahl oder einen Wert unter 3 als Seitenzahl eintragen : Die Engine rechnet trotzdem, das Ergebnis ist aber bedeutungslos (siehe Hinweis nach Beispiel 4).
Umfang zeigt im Rückrechnungsmodus 0 : Das ist die Konvention, kein Ergebnis; die rückgerechnete Seitenlänge wieder eintragen.
Typische Anwendungen Lehre: vom Dreieck und Quadrat zum Kreis Zuerst mit n = 3 n = 3 n = 3 und 4 4 4 die vertrauten Formeln prüfen, dann n n n bis 100 und 1000 steigern und beobachten, wie der Innenwinkel gegen 180° und die Fläche gegen die des Kreises mit gleichem Umfang strebt – ein Erlebnis von Grenzwert und der Herkunft von π \pi π in einem.
Bau und Garten: Pavillons, Beete, Bodenfliesen Beim sechseckigen Pavillon aus der Seitenlänge die Grundfläche ermitteln (Material für den Boden); beim achteckigen Beet den Umfang (Länge der Einfassung); entscheiden, welche regelmäßigen Vielecke sich als Fliesen fugenlos verlegen lassen (nur 3, 4 und 6 Seiten).
Mechanik und Eisenwaren: Muttern und Wellenbohrungen Die Mutter ist ein regelmäßiges Sechseck: aus der Schlüsselweite Seitenlänge und Querschnittsfläche umrechnen; für Vielzahn oder Schraubenschlüsselöffnungen mit Achteck oder Zwölfeck gilt dasselbe.
Schilder und Design Größenumrechnung und Flächenabschätzung für Stoppschilder (regelmäßiges Achteck), Wabenmuster (regelmäßiges Sechseck), Abzeichen (regelmäßiges Fünfeck oder Zehneck).
Häufige Fragen Wie berechne ich die Fläche, wenn der Umkreisradius R bekannt ist? Mit A = 1 2 n R 2 sin ( 2 π / n ) A = \tfrac12 nR^2\sin(2\pi/n) A = 2 1 n R 2 sin ( 2 π / n ) oder zuerst die Seitenlänge s = 2 R sin ( π / n ) s = 2R\sin(\pi/n) s = 2 R sin ( π / n ) berechnen und eintragen. Beim regelmäßigen Sechseck ist bei R = 5 R = 5 R = 5 die Seite s = 5 s = 5 s = 5 und die Fläche 64.95.
Und wenn das Apothem (Inkreisradius) a bekannt ist? A = n a 2 tan ( π / n ) A = na^2\tan(\pi/n) A = n a 2 tan ( π / n ) , oder s = 2 a tan ( π / n ) s = 2a\tan(\pi/n) s = 2 a tan ( π / n ) . Beim regelmäßigen Sechseck ist bei a = 4.3301 a = 4.3301 a = 4.3301 die Seite s = 5 s = 5 s = 5 .
Warum zeigt der Innenwinkel eine Dezimalzahl wie 128.57142857? Der Innenwinkel des regelmäßigen Siebenecks ist 5 × 180 ∘ / 7 = 900 ∘ / 7 5 \times 180^\circ / 7 = 900^\circ/7 5 × 18 0 ∘ /7 = 90 0 ∘ /7 , keine ganze Zahl; ganzzahlig ist der Innenwinkel nur, wenn n n n ein Teiler von 360 ist (n = 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 9 , 10 , 12 , … n = 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, \dots n = 3 , 4 , 5 , 6 , 8 , 9 , 10 , 12 , … ).
Was hat die größere Fläche, regelmäßiges Vieleck oder Kreis? Bei gleichem Umfang hat der Kreis die größte Fläche; je mehr Seiten, desto näher kommt das regelmäßige Vieleck dem Kreis (isoperimetrische Ungleichung). In Beispiel 4 ist das 360-Eck nur 0.0025% kleiner als der Kreis.
Kann man auch unregelmäßige Vielecke berechnen? Nein. Sind die Koordinaten der Eckpunkte bekannt, verwendet man die Schnürsenkelformel A = 1 2 ∣ ∑ ( x i y i + 1 − x i + 1 y i ) ∣ A = \tfrac12\left|\sum (x_i y_{i+1} - x_{i+1} y_i)\right| A = 2 1 ∣ ∑ ( x i y i + 1 − x i + 1 y i ) ∣ ; sind Seiten und Winkel bekannt, zerlegt man in Dreiecke.
Was passiert, wenn ich 2 oder 1 als Seitenzahl eingebe? Für n = 2 n = 2 n = 2 ist tan ( π / 2 ) \tan(\pi/2) tan ( π /2 ) unendlich, die Fläche 0 und der Innenwinkel 0; für n = 1 n = 1 n = 1 ist tan π = 0 \tan\pi = 0 tan π = 0 und die Fläche unendlich. Beides hat keine geometrische Bedeutung; der Mindesthinweis des Feldes ist 3.
Quellen und weiterführende Literatur
Die Definition regular-polygon im CalcX-Engine-Quelltext src/data/formulas.ts (compute(known, solveFor) unterstützt area / perimeter / intAngle und die Rückrechnung von s aus der Fläche); alle Zahlen dieser Seite wurden mit dieser Engine nachgerechnet.
Wikipedia, Regular polygon (访问日期:2026-09-09)– die verschiedenen gleichwertigen Formeln für Fläche, Apothem und Umkreisradius.
Wikipedia, Apothem (访问日期:2026-09-09)– die Herleitung von A = 1 2 P a A = \tfrac12 Pa A = 2 1 P a .
Euklid, Elemente , Buch IV , herausgegeben und kommentiert von D. E. Joyce, Clark University(访问日期:2026-09-09)– die Konstruktionen ein- und umbeschriebener regelmäßiger Vielecke mit Zirkel und Lineal.
Wikipedia, Honeycomb conjecture (访问日期:2026-09-09)– das regelmäßige Sechseck hat unter flächengleichen Aufteilungen den kleinsten Umfang, 1999 von Hales bewiesen.
Wikipedia, Euclidean tilings by convex regular polygons (访问日期:2026-09-09)– nur gleichseitiges Dreieck, Quadrat und regelmäßiges Sechseck parkettieren die Ebene allein.
Archimedes, Kreismessung Satz 3; Liu Huis Kreisteilungsmethode im Kommentar zur „Kreisregel“ der Neun Kapitel über die mathematische Kunst – die klassischen Quellen für die Annäherung des Kreises durch regelmäßige Vielecke.
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在 CalcX 中打开Regelmäßiges Vieleck: Fläche, Umfang, Innenwinkel, Apothem