ÖZEL EGE ORTAOKULU ÜÇGENĠN ĠÇĠNDEKĠ GĠZEMLĠ ALTIGEN HAZIRLAYAN ÖĞRENCĠLER: Olçar ÇOBAN Sevinç SAYAR DANIġMAN ÖĞRETMEN: Gizem GÜNEL AÇIKSÖZ ĠZMĠR 2014 ĠÇĠNDEKĠLER 1. PROJENĠN AMACI ....................................................................................................... 2 2. GĠRĠġ ............................................................................................................................. 2 3. KULLANILAN YÖNTEM................................................................................................ 3 4. SONUÇLAR ve TARTIġMA .......................................................................................... 7 5.PROJE BÜTÇESĠ ........................................................................................................... 8 6.PROJE ÇALIġMA TAKVĠMĠ ........................................................................................... 8 KAYNAKLAR .................................................................................................................... 8 1 1. PROJENĠN AMACI Tabanı dar açılı bir üçgen olan bir üçgen piramit (veya prizma) alınsın. Piramidin (veya prizmanın) tabanında yer alan üçgenin her bir kenarının orta noktasından üçgenin diğer iki kenarına dikmeler inilsin. Bu projenin amacı, bu çizimlerden sonra üçgenin iç bölgesinde oluşan altıgen üzerine piramidin (veya prizmanın) yüksekliği ile aynı olan bir altıgen piramit (veya prizma) kurulduğunda oluşan bu katı cismin hacmi ile başta alınan katı cismin hacmi arasındaki ilişkiyi belirlemektir. Projede, özel olarak tabanı eşkenar üçgen olan piramit (prizma) incelenmiş ve oluşan düzgün altıngenin çevrel çemberinin üzerine piramidin (prizmanın) yüksekliği ile aynı olan bir koni yerleştirildiğinde, koninin hacmi ile üçgen piramidin (veya prizmanın) ve altıgen prizmanın (veya piramidin) hacimleri arasındaki ilişkinin bulunması hedeflenmiştir. 2. GĠRĠġ Bu proje aşağıdaki sorudan yola çıkılarak hazırlanmıştır: SORU [1] Dar açılı bir ABC üçgeni verilsin. Üçgenin her bir kenarının orta noktasından diğer iki kenarına dikmeler inilsin. Üçgenin iç bölgesinde oluşan altıgensel bölgenin alanının ABC üçgensel bölgesinin alanının yarısına eşit olduğunu gösteriniz. Öncelikle bu ilginç problemin çözümünü yaptık. Sonra tabanı dar açılı üçgen olan bildiğimiz katı cisimlerin içine bu şekilde altıgenler çizdik. Yükseklikleri başta seçtiğimiz katı cismin yüksekliği ile aynı olan ve tabanı, oluşturduğumuz altıgen olan katı cisimlerin hacimlerini belirlemeye karar verdik. Özel olarak, tabanı eşkenar üçgen olan katı cisimler aldığımızda ise oluşan düzgün altıgenin çevrel çemberini taban kabul eden koninin hacmini de diğer katı cisimlerin hacmi ile karşılaştırdık. Oluşan tüm durumların modellerini yaparak projeyi sonlandırdık. 2 3. KULLANILAN YÖNTEM 1. Önce yukarıda yer alan sorunun çözümünü yaptık. Sorunun çözümü için ġEKĠL 1’i inceleyelim. ÇÖZÜM: Ġstenilen özelliklerde ABC üçgeni alıp aĢağıdaki Ģekli çizelim. A H R D L K E M olsun. P A O B F N G C D ile E, D ile N ve N ile E noktalarını birleştirelim. orta taban olduğundan olur. Buradan, DBNE, DNCE ve DNEA dörtgenleri paralel kenardır. S3 S2 R Oluşan ADE, DBN, ENC üçgenleri eştir. D Bu üçgenlerin yükseklik merkezleri de sırasıyla R, M ve O olur. Diğer taraftan, ADR, DBM ile ENO üçgenleri, DMN, EOC ile ARE üçgenleri ve MBN, ONC ile RDE üçgenleri eştir. S1 S2 S3 E b S1+S2+S3 S3 M S2 O S1 Bu üçgenlerin alanları sırasıyla S3, S2, S1 olsun. Yani, B Alan(MBN)=Alan (ONC)=Alan(RDE)=S 1 Alan(DMN)=Alan (ARE)=Alan(EOC)=S2 Alan(DMB)=Alan(ADR)=Alan (ENO)=S3 a S1 N a DBNE paralel kenar olduğundan Alan (DNE)= S1+ S2 +S3 olur. Buradan, Alan (DMNOER)= 2(S1+ S2 +S3) iken Alan (ABC)= 4(S1+ S2 +S3). Yani, oluşan altıgenin alanı, ABC üçgenin alanının yarısıdır. ġEKĠL 1 3 C 2. Daha sonra, maket kartonun üzerine cetvel, pergel ve açı ölçer yardımı ile dar açılı bir ABC üçgeni çizdik. ABC üçgensel bölgesinin alanı 2A olsun. Bu üçgenin her bir kenarının orta noktasını belirleyerek, diğer iki kenara bu orta noktalardan pergel yardımı ile dikmeler indik ve soruda yer alan altıgensel bölgeyi oluşturduk (ġEKĠL 1). Bu altıgensel bölgenin alanı A olur. 3. ABC üçgenini taban kabul eden ve yüksekliği h birim olan bir üçgen prizmanın içine, a) tabanı oluşturduğumuz altıgen olan ve yüksekliği h birim olan bir altıgen prizma b) tabanı oluşturduğumuz altıgen olan ve yüksekliği h birim olan bir altıgen piramit gömdük. Bu durumda, a) Üçgen prizmanın hacmi=2Ah b) Altıgen prizmanın hacmi=Ah c) Altıgen piramitin hacmi=(1/3)Ah olur. 4 4. Daha sonra, tabanı ABC üçgeni ve yüksekliği h birim olan bir üçgen piramit aldık. Bu piramitin içine tabanı oluşturduğumuz altıgen olan ve yüksekliği h birim olan bir altıgen piramit gömdüğümüzde ise a) Üçgen piramidin hacmi=(1/3)2Ah b) Altıgen piramidin hacmi=(1/3)Ah olur. 5. Özel olarak, ABC üçgenini eĢkenar üçgen olarak aldığımızda ise üçgenin içinde oluşan altıgenin düzgün altıgen olduğunu ispatladık. (ġEKĠL 2) A A 600 R E D 2a 30 0 2 a M a O B N 600 300 600 C 2 a a 2 ġEKĠL 2 5 a a a 6. Bu düzgün altıgenin çevrel çemberini çizerek yüksekliği h birim olan bir koni oluştuduk. Bu durumda, tabanı ABC üçgeni ve yüksekliği h birim olan bir üçgen piramit içine bu koniyi gömersek a) Üçgen piramidin hacmi=(1/3)2Ah b) Altıgen piramidin hacmi=(1/3)Ah c) Küçük Koninin hacmi= (1/3)((2π d) Büyük Koninin hacmi= (1/3)((8π )/9)Ah, )/9)Ah olur. DÜZGÜN ALTIGEN VE ÇEVREL ÇEMBER R D A E 2a X 4a X 2a 300 B O M 2 a C 2 a N =A X merkezli, 2a yarıçaplı dairenin alanı= = (Altıgenin Çevrel Çemberinin Alanı) Alan (ABC) = = =2A X merkezli, 4a yarıçaplı dairenin alanı= (ABC Üçgeninin Çevrel Çemberinin Alanı) 6 = 7) Tabanı ABC üçgeni ve yüksekliği h birim olan bir üçgen prizma içine bu koniyi gömersek a) Üçgen prizmanın hacmi=2Ah b) Altıgen prizmanın hacmi=(1/3) Ah c) Koninin hacmi= (1/3)((2π )/9)Ah olur. 4. SONUÇLAR VE TARTIġMA: Çalışmamızın sonunda 1) Üçgen prizmanın içine, tabanı oluşturduğumuz altıgen olan ve yüksekliği üçgen prizma ile aynı olan olan altıgen a) prizmayı yerleştirdiğimizde, üçgen prizmanın hacminin altıgen prizmanın hacminin iki katı kadar, b) piramidi yerleştirdiğimizde, üçgen prizmanın hacminin altıgen prizmanın hacminin altı katı kadar, 2) Üçgen piramidin içine, tabanı oluşturduğumuz altıgen olan ve yüksekliği üçgen piramit ile aynı olan olan altıgen piramidi yerleştirdiğimizde üçgen piramidin hacminin altıgen piramidin hacminin iki katı kadar, 3) Özel olarak ABC üçgenini eşkenar üçgen olarak aldığımızda ise, a) ABC üçgen piramidinin içine tabanı oluşturduğumuz altıgenin çevrel çemberi olan ve yüksekliği üçgen piramit ile aynı olan koni yerleştirdiğimizde, piramidin hacminin koninin hacminin ((3 3)/ π) katı b) ABC üçgen prizmasının içine tabanı oluşturduğumuz altıgenin çevrel çemberi olan ve yüksekliği üçgen prizma ile aynı olan koni yerleştirdiğimizde, prizmanın hacminin koninin hacminin ((9 )/ π) katı 7 olduğunu belirledik. 5. PROJE BÜTÇESĠ Maket Kartonu, yapıştırıcı ve el işi kağıtları için toplam 10 TL harcanmıştır. 6. PROJE ÇALIġMA TAKVĠMĠ 1 Ekim 2013 – 1 Kasım 2013: Proje konusunun araştırılması ve belirlenmesi 1 Kasım 2013 – 1 Aralık 2013: Gerekli ispat ve hesaplamaların yapılması 1 Aralık 2013 - 15 Aralık 2013: Proje Raporunun Yazılması KAYNAKLAR [1] Serkan Küpeli, 2010, 100 Yılın Olimpiyat Sorularıyla Geometri, Altın Nokta Yayınevi, İzmir. [2] Ömer Gürlü, 2004, Meraklısına Geometri, Zambak Yayınları, İstanbul. 8