Siebzehneck

Heptadecagon.png
regelmäßiges Siebzehneck
Das Siebzehneck (Heptadekagon) ist eine geometrische Figur, die zur Gruppe der Vielecke (Polygone) gehört. Es ist definiert durch siebzehn Punkte, welche durch siebzehn Strecken zu einem geschlossenen Linienzug verbunden sind. Hier geht es um das regelmäßige Siebzehneck, welches siebzehn gleichlange Seiten hat und dessen Ecken auf einem gemeinsamen Umkreis liegen.

Eigenschaften

Der Zentriwinkel α\alpha hat einen Wert von 3601721,17647059\dfrac{360^\circ}{17} \approx 21{,}17647059^\circ.
Das Verhältnis der Länge einer Seite zum Umkreisradius beträgt:
s=2rusin(α2)ru0,3675s = 2 \cdot r_u \cdot \sin \braceNT{ \dfrac{\alpha}{2} } \approx r_u \cdot 0{,}3675
Das Besondere an einem regelmäßigen Siebzehneck ist die Tatsache, dass es konstruierbar ist, d. h., es kann nur mit Zirkel und Lineal (den Euklidischen Werkzeugen) gezeichnet werden. Dies wurde von Carl Friedrich Gauß im Jahre 1796 nachgewiesen. Er zeigte, dass der Kosinus des Zentriwinkels der Formel
cos36017=116(1+17+2(1717)+217+3172(1717)22(17+17))\cos \dfrac{360^\circ}{17} = \dfrac{1}{16} \braceNT{ -1 + \sqrt{17} + \sqrt{ 2 \braceNT{17- \sqrt{17} }} + 2 \sqrt{ 17 + 3 \sqrt{17} - \sqrt{2 \braceNT{17- \sqrt{17} }} - 2 \sqrt{2 \braceNT{17+ \sqrt{17} }} } }
entspricht, woraus sich die Konstruierbarkeit ergibt.
Im Jahre 1825 veröffentlichte Johannes Erchinger erstmalig eine Konstruktionsanleitung für das regelmäßige Siebzehneck in 64 Schritten.

Konstruktion

Exakte Konstruktion

Siebzehneck-Einfach.png
  1. Zeichnen eines großen Kreises k1k_{1} (des späteren Umkreises des entstehenden Siebzehnecks) um O,
  2. Zeichnen eines Durchmessers AB\overline{AB},
  3. Konstruktion der Mittelsenkrechten m, welche k1k_{1} in C und D schneidet,
  4. Konstruktion des Mittelpunktes E von DO\overline{DO},
  5. Konstruktion des Mittelpunktes F von EO\overline{EO} und Zeichnen von FA\overline{FA},
  6. Konstruktion der Winkelhalbierenden w1w_{1} des Winkels OFA,
  7. Konstruktion der Winkelhalbierenden w2w_{2} des Winkels zwischen m und w1w_{1}, Schnittpunkt mit AB\overline{AB} ist Punkt G.
  8. Konstruktion der Senkrechten s zu w2w_{2} auf dem Punkt F,
  9. Konstruktion der Winkelhalbierenden w3w_{3} zwischen s und w2w_{2}. Schnittpunkt mit AB\overline{AB} ist Punkt H.
  10. Konstruktion des Thaleskreises k2k_{2} über HA\overline{HA}. Die Schnittpunkte mit CD\overline{CD} sind J und K.
  11. Konstruktion eines Kreises k3k_{3} um G, der durch J und K verläuft. Die Schnittpunkte mit AB\overline{AB} sind die Punkte L und N (dabei liegt N sehr nahe am Mittelpunkt M von k2k_{2}).
  12. Konstruktion einer Tangente zu k3k_{3} durch N.
Die Schnittpunkte dieser Tangente mit dem Ausgangskreis k1k_{1} sind die Punkte P3P_{3} und P14P_{14} des regelmäßigen Siebzehnecks. Mit A = P0P_{0} lassen sich durch je siebenmaliges Abtragen des Abstandes d in jede Richtung auf dem Kreis alle weiteren Punkte des Siebzehnecks finden.

Näherungskonstruktion

Siebzehneck-Circa.png
Viel praktikabler, aber nur eine Näherung ist folgende Konstruktion:
  1. Zeichne um einen Punkt M auf einer Geraden einen Kreis k, die Schnittpunkte sind A und B.
  2. Halbiere den Radius AM\overline{AM} dreimal nacheinander zum Mittelpunkt M hin (Punkte C, D und E).
  3. Halbiere die Strecke EB\overline{EB} (Punkt F).
  4. Konstruiere in Punkt F die Senkrechte zu AB\overline{AB}.
  • Kurzgefasst: Konstruiere im Abstand von 9/16 Radius von B eine Senkrechte.
Die Schnittpunkte dieser Senkrechten mit dem Kreis sind gute Näherungen für die Punkte P3P_{3} und P14P_{14}.
Mit B = P0P_{0} lassen sich durch je siebenmaliges Abtragen des Abstandes d in jede Richtung auf dem Kreis alle weiteren Punkte des Siebzehnecks finden.
Bei dieser Konstruktion ergibt sich ein relativer Winkelfehler von +0.83 %. Der Winkel und damit auch die Seite sind also etwas zu groß. Bei einem Radius von 332,4 mm ist die Seite 1 mm zu lang.
 
 

Alles, was lediglich wahrscheinlich ist, ist wahrscheinlich falsch.

Rene Descartes

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