Direkt zum Inhalt

Hemmes mathematische Rätsel: Das Zwölfeck

Wie viele verschiedene Zwölfecke lassen sich aus je 6 Seiten der Längen √2 und √24 konstruieren?
754

Der Mathematiker Norman Herbert Anning (1883–1963) hat zahlreiche mathematische Knobeleien entworfen und veröffentlicht. 1954 stellte er im »Mathematics Magazine« den Lesern folgende Aufgabe:

Ein Zwölfeck, dessen Ecken alle auf dem Umfang eines Kreises liegen, hat je sechs Seiten der Längen √2 und √24. Die Reihenfolge der √2 langen und der √24 langen Seiten ist beliebig. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel dafür. Welchen Radius hat der Kreis in Abhängigkeit von der Reihenfolge der verschieden langen Seiten?

Wir nehmen einmal an, AB und BC seien zwei benachbarte, aber verschieden lange Seiten des Zwölfecks. Da die Bögen über allen sechs langen und sechs kurzen Seiten zusammen einen Vollkreis bilden, muss der Bogen über eine lange und eine kurze Seite gerade einen Sechstelkreis ergeben. Der Winkel AMC beträgt folglich 360°/6 = 60°. Daraus ergibt sich, das Dreieck AMC muss gleichseitig sein, und die Strecke AC hat die Länge des Kreisradius.

Das Zwölfeck

Bezeichnen wir den Winkel AMB mit α, betragen von dem gleichschenkligen Dreiecks AMB die beiden anderen Winkel MAB = MBA = 12(180° − α) = 90° − 12α. Der Winkel BMC muss 60° − α sein, und folglich haben in dem Dreieck BMC die beiden anderen Winkel die Werte MBC = MCB = 12(180° − (60° − α)) = 60° + 12α. Da der Winkel ABC sich aus den Winkeln MBA und MBC zusammensetzt, beträgt er ABC = MBA + MBC = 90° − 12α + 60° + 12α = 150°. Zum Schluss wendet man auf das Dreieck ABC den Kosinussatz an: (AC)2 = (AB)2 + (BC)2 − 2 · AB · BC · cos150°. Setzt man die Werte ein, erhält man (AC)2 = (√2)2 + (√24)2 + 2 · √2 · √24 · 12√3 = 38. Der Radius des Kreises beträgt also, unabhängig von der Reihenfolge der kurzen und langen Seiten, r = √38 ≈ 6,164.

Der Kosinussatz, den ich hier verwendet habe, ist leider aus den Lehrplänen vieler Schulen verschwunden, dabei ist er sehr nützlich. Er besagt, dass für ein beliebiges Dreieck mit den Innenwinkeln α, β und γ und den den Winkeln gegenüberliegenden Seiten a, b und c stets c2 = a2 + b2 − 2ab cos γ gilt.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.