יש משפחה קטנה של גופים מושלמים — ובה בדיוק חמישה.
כדי להיכנס אליה, גוף צריך לעמוד בשלושה תנאים ביחד:
כל הפאות הן מצולעים משוכללים — כל הצלעות שוות וכל הזוויות שוות.
כל הפאות זהות זו לזו — אותו מצולע בדיוק, באותו גודל.
בכל קודקוד נפגש אותו מספר של פאות.
הקובייה עומדת בשלושתם: שישה ריבועים זהים, ובכל פינה נפגשים שלושה.
היא החבר המוכר במשפחה — ויש עוד ארבעה.
שלושה בנויים ממשולשים, אחד מריבועים ואחד ממחומשים. זה לא מקרה — עכשיו נראה למה.
כמה פאות יש בתמניון, ואיזו צורה הן?
להציג את התשובה והפתרון
שמונה משולשים שווי צלעות. השם עצמו אומר את המספר — «תמניון» משמונה.
למה אין שישי
בכל קודקוד נפגשות לפחות שלוש פאות.
סכום הזוויות שלהן בקודקוד חייב להיות קטן מ-. בדיוק — הצורה נשארת שטוחה, ולא נסגרת לגוף.
נשארו בדיוק חמש אפשרויות: 3, 4 או 5 משולשים; 3 ריבועים; 3 מחומשים. חמישה גופים.
למה אין גוף משוכלל שפאותיו משושים?
להציג את התשובה והפתרון
כי זווית של משושה משוכלל היא , וכבר שלושה משושים נותנים בקודקוד — כלומר משטח שטוח שלא מתקפל.
אפשר לבנות את כולם בבית מפריסות — חמש פריסות מנייר, קיפול והדבקה. זו הדרך הטובה ביותר להרגיש למה המשפחה כל כך קטנה.
לחשוב שכל גוף «יפה» או סימטרי הוא משוכלל.
לתיבה יש שש פאות מלבניות, אבל הן אינן זהות וגם אינן משוכללות. רק הקובייה עומדת בתנאים.
תרגילים
להתאמן
תרגיל 1
כמה גופים משוכללים קיימים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 5
הפתרון:
ארבעון, קובייה, תמניון, תריסרון, עשרימון
חמישה בדיוק — לא פחות ולא יותר.
תרגיל 2
כמה פאות יש לארבעון (טטרהדרון)?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 4
הפתרון:
ארבעה משולשים שווי צלעות
הגוף הקטן ביותר במשפחה.
תרגיל 3
איזה גוף משוכלל בנוי ממחומשים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב תריסרון (דודקהדרון)
הפתרון:
שנים עשר מחומשים, חמש צלעות לכל אחד
שנים עשר מחומשים — הגוף היחיד במשפחה שבנוי ממחומשים.
תרגיל 4
התיבה היא גוף משוכלל
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
התיבה נופלת בשני התנאים הראשונים
פאותיה מלבנים שאינם זהים ואינם משוכללים. רק הקובייה עומדת בתנאים.
תרגיל 5
בקודקוד של גוף משוכלל נפגשים שלושה ריבועים. מהו סכום הזוויות שם, במעלות?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 270
הפתרון:
זווית הריבוע היא 90
פחות מ-360 — ולכן הגוף נסגר. זו הקובייה.
תרגיל 6
מה סכום הזוויות בקודקוד שבו נפגשים שישה משולשים שווי צלעות, במעלות?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 360
הפתרון:
שישה משולשים
בדיוק 360 — משטח שטוח, ולכן אין גוף כזה.
תרגיל 7
אין גוף משוכלל שפאותיו משושים משוכללים
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
כבר שלושה משושים משטיחים את הקודקוד
וכל מצולע גדול יותר גרוע עוד יותר — הזוויות שלו גדולות מ-120.
תרגיל 8
התאימו כל גוף משוכלל למספר הפאות שלו
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ארבעון — 4 משולשים · קובייה — 6 ריבועים · תמניון — 8 משולשים · תריסרון — 12 מחומשים · עשרימון — 20 משולשים
הפתרון:
מספרי הפאות של חמשת הגופים, לפי הסדר
שלושה בנויים ממשולשים, אחד מריבועים ואחד ממחומשים.
תרגיל 9
כמה מקצועות יש לקובייה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 12
הפתרון:
ארבעה למעלה, ארבעה למטה וארבעה מחברים
שישה פאות, שנים עשר מקצועות, שמונה קודקודים.
תרגיל 10
מיינו: אילו גופים הם משוכללים ואילו לא?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: קובייה — משוכלל · ארבעון — משוכלל · תיבה — לא משוכלל · גליל — לא משוכלל · מנסרה משולשת — לא משוכלל · עשרימון — משוכלל
הפתרון:
שני התנאים שמגדירים את המשפחה
ולכן הם מחוץ לה
גוף משוכלל הוא פאון בלבד — לגליל ולחרוט יש משטח מעוגל, ולכן הם מחוץ למשפחה.
תרגיל 11
מה שם הגוף המשוכלל שבציור?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד עשרימון
הפתרון:
בכל קודקוד נפגשים חמישה משולשים
הרבה משולשים, כמעט כדור — עשרימון. לתריסרון פאות מחומשות.
תרגיל 12
בכל קודקוד של תמניון נפגשים ארבעה משולשים שווי צלעות. מה סכום הזוויות שם, במעלות?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 240
הפתרון:
ארבע זוויות של
240 קטן מ-360 — ולכן הקודקוד נסגר.
תרגיל 13
מה גודל זווית של מחומש משוכלל, במעלות?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 108
הפתרון:
סכום הזוויות במחומש
חמש זוויות שוות
שלוש כאלה: — תריסרון.
תרגיל 14
בקודקוד של גוף משוכלל יכולים להיפגש ארבעה ריבועים.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
בדיוק
ארבעה ריבועים שוכבים שטוחים — כמו משבצות של מחברת. אין קודקוד.
תרגיל 15
סדרו את הגופים המשוכללים לפי מספר הפאות, מהקטן לגדול
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ארבעון · קובייה · תמניון · תריסרון · עשרימון
הפתרון:
מספרי הפאות
השמות עצמם אומרים את המספר: ארבע, שמונה, שתים עשרה, עשרים.