Hans Walser, [20160205]
Delta-Bogenvielecke
Anregung: Renato Pandi
Delta-Kurven sind geschlossene Kurven, welche in einem gleichseitigen Dreieck bei Drehungen einen Zwangslauf machen, indem immer alle drei Seiten des Dreiecks von der Delta-Kurve berŸhrt werden.

Abb. 1: Die Welt in der wir leben
Es werden regelmЧige Bogenvielecke vorgestellt, welche als Deltakurven funktionieren. Beweise fehlen weitgehend.
ZunŠchst Beispiele.

Abb. 2a: Zweieck

Abb. 2b: Zweieck

Abb. 3a: Das kannÕs wohl nicht sein

Abb. 3b: Auch das geht nicht

Abb. 4a: Viereck

Abb. 4b: Viereck

Abb. 5a: FŸnfeck

Abb. 5b: FŸnfeck

Abb. 6a: Sechseck geht nicht

Abb. 6b: Sechseck geht nicht

Abb. 7a: Siebeneck

Abb. 7b: Siebeneck

Abb. 8a: Achteck

Abb. 8b: Achteck

Abb. 9a: Neuneck geht nicht

Abb. 9b: Neuneck geht knapp nicht
Vermutung:
Vielecke mit Eckenzahl
gehen
nicht, die anderen schon.
Wir beschreiben die Konstruktion der Bogen-n-Ecke. Die Zeichnungen sind exemplarisch fŸr n = 5. Mit h bezeichnen wir die Hšhe des Dreieckes.
Wir
zeichnen einen Bogen mit dem Radius h
und dem Zentriwinkel
. FŸr n = 5
sind das 24¡ (Abb. 10).
Anschlie§end
fŸgen wir n = 5 solche Bšgen je um
(in
unserem Beispiel also 72¡) gedreht aneinander und malen mit roter Farbe aus.

Abb. 10: Bogen und BogenfŸnfeck
Wir
berechnen nun den Radius
des
Au§enkreises (Umkreises) des BogenfŸnfeckes und den Radius
des Innenkreises
Abb. 11).

Abb. 11: Au§enkreis und Innenkreis
FŸr den
Radius
des
Au§enkreises finden wir:
(1)
Die Tabelle 1 zeigt die ersten numerischen Werte des Koeffizienten von h.
|
n |
Koeffizient |
|
n |
Koeffizient |
|
|
|
|
11 |
0.3373981493 |
|
2 |
0.5000000000 |
|
12 |
0.3367439314 |
|
3 |
0.3949308438 |
|
13 |
0.3362361129 |
|
4 |
0.3660254037 |
|
14 |
0.3358339921 |
|
5 |
0.3537204958 |
|
15 |
0.3355101074 |
|
6 |
0.3472963554 |
|
16 |
0.3352453803 |
|
7 |
0.3435073793 |
|
17 |
0.3350262186 |
|
8 |
0.3410813772 |
|
18 |
0.3348427245 |
|
9 |
0.3394329734 |
|
19 |
0.3346875512 |
|
10 |
0.3382612125 |
|
20 |
0.3345551521 |
Tab. 1: Koeffizienten fŸr Au§enradius
Die Werte
streben zwar gegen
sind aber
alle grš§er als
(Beweis
sei dem Leser Ÿberlassen). Somit sind die Werte grš§er als der Inkreisradius
des Dreieckes. Daraus folgt aus SymmetriegrŸnden, dass ein Bogen-n-Eck mit
nicht
passen kann (Abb. 12 links fŸr n =
6).

Abb. 12: Zu gro§ und zu klein
FŸr den
Radius
des
Innenkreises finden wir:
(2)
Die Tabelle 2 zeigt die ersten numerischen Werte der Koeffizienten von h.
|
n |
Koeffizient |
|
n |
Koeffizient |
|
|
|
|
11 |
0.319203076 |
|
|
|
|
12 |
0.321464358 |
|
3 |
0.137158043 |
|
13 |
0.323223011 |
|
4 |
0.224744871 |
|
14 |
0.324617730 |
|
5 |
0.264313493 |
|
15 |
0.325742457 |
|
6 |
0.285575220 |
|
16 |
0.326662658 |
|
7 |
0.298320281 |
|
17 |
0.327425089 |
|
8 |
0.306562965 |
|
18 |
0.328063870 |
|
9 |
0.312201018 |
|
19 |
0.328604366 |
|
10 |
0.316227426 |
|
20 |
0.329065758 |
Tab. 2: Koeffizienten fŸr Innenradius
Die Werte
streben zwar gegen
sind aber
alle kleiner als
(Beweis ?).
Daraus folgt aus SymmetriegrŸnden erneut, dass ein Bogen-n-Eck mit
nicht
passen kann (Abb. 12 rechts).
Wir zeichnen
einen Bogen mit dem Radius
und dem
Zentriwinkel
. FŸr n = 5
sind das 48¡ (Abb. 13).
Anschlie§end
fŸgen wir n = 5 solche Bšgen je um
(in
unserem Beispiel also 72¡) gedreht aneinander und malen mit roter Farbe aus.

Abb. 13: Bogen und BogenfŸnfeck
FŸr den
Radius
des
Au§enkreises finden wir:
(3)
Die Tabelle 3 zeigt die ersten numerischen Werte des Koeffizienten von h.
|
n |
Koeffizient |
|
n |
Koeffizient |
|
|
|
|
11 |
0.3358703844 |
|
2 |
0.4330127020 |
|
12 |
0.3354625190 |
|
3 |
0.3711135996 |
|
13 |
0.3351458028 |
|
4 |
0.3535533905 |
|
14 |
0.3348949322 |
|
5 |
0.3459908541 |
|
15 |
0.3346928218 |
|
6 |
0.3420201433 |
|
16 |
0.3345275942 |
|
7 |
0.3396706857 |
|
17 |
0.3343907840 |
|
8 |
0.3381633788 |
|
18 |
0.3342762238 |
|
9 |
0.3371378489 |
|
19 |
0.3341793336 |
|
10 |
0.3364081825 |
|
20 |
0.3340966556 |
Tab. 3: Koeffizienten fŸr Au§enradius
Die Werte
streben zwar gegen
sind aber
alle grš§er als
(Beweis
sei dem Leser Ÿberlassen). Somit sind die Werte grš§er als der Inkreisradius
des Dreieckes. Daraus folgt aus SymmetriegrŸnden, dass ein Bogen-n-Eck mit
nicht
passen kann (Abb. 14 links fŸr n =
6).

Abb. 14: Zu gro§ und zu klein
FŸr den
Radius
des
Innenkreises finden wir:
(4)
Die Tabelle 4 zeigt die ersten numerischen Werte der Koeffizienten von h.
|
n |
Koeffizient |
|
n |
Koeffizient |
|
|
|
|
11 |
0.3245293127 |
|
|
|
|
12 |
0.3259345620 |
|
3 |
0.2157104895 |
|
13 |
0.3270284208 |
|
4 |
0.2670370868 |
|
14 |
0.3278965185 |
|
5 |
0.2908386804 |
|
15 |
0.3285969554 |
|
6 |
0.3037942563 |
|
16 |
0.3291702788 |
|
7 |
0.3116173001 |
|
17 |
0.3296454810 |
|
8 |
0.3166997937 |
|
18 |
0.3300437376 |
|
9 |
0.3201867700 |
|
19 |
0.3303808049 |
|
10 |
0.3226822463 |
|
20 |
0.3306686041 |
Tab. 4: Koeffizienten fŸr Innenradius
Die Werte
streben zwar gegen
sind aber
alle kleiner als
(Beweis
?). Daraus folgt aus SymmetriegrŸnden erneut, dass ein Bogen-n-Eck mit
nicht
passen kann (Abb. 14 rechts).
Damit
haben wir bewiesen, dass Vielecke mit Eckenzahl
nicht
gehen. Dass es mit Vielecken anderer Eckenzahlen immer geht, ist nicht
bewiesen.