Symmetri i natur, kunst og matematik

Relaterede dokumenter
Symmetri i natur, kunst og matematik

Symmetri i natur, kunst og matematik

Symmetri i natur, kunst og matematik

Symmetri og matematik i natur og forståelse

1 F Flytningsgeometri F Flytningsgeometri

Symmetrier og Mønstre Symmetri, molekylær gastronomi og livets kemi, Karl Anker Jørgensen, Kemi Symmetri og netværk i biologiens verden, Jens Mogens O

Flytninger og mønstre

Flytninger og mønstre

OM KAPITLET FLYTNINGER OG MØNSTRE. Elevernes egne svar eller Elevernes egne forklaringer. I

Linjer. Figurer. Format 4. Nr. 14. Navn: Klasse: Dato: Kopiark til elevbog side 17

Matematik Færdigheds- og vidensmål (Geometri og måling )

Affine transformationer/afbildninger

Keplers verdensbillede og de platoniske legemer (de regulære polyedre).

Forside. Matematik og Statistik. Symmetri. Tapetmønstre. Gruppe G maj 2014

Matematik interne delprøve 09 Tesselering

Figurer med ligesidede trekanter deltaedere

Mødet. 6 Geometri. Begreb Eksempel Navn. Parallel. Vinkelret. Linjestykke. Polygon. Cirkelperiferi. Midtpunkt. Linje. Diagonal. Radius.

Symmetrien i krystaller

Linjespillet. Figurer. Format6. Nr. 18. Kopiark til elevbog side 16

Tilhørende: Robert Nielsen, 8b. Geometribog. Indeholdende de vigtigste og mest basale begreber i den geometriske verden.

i tredje kilogram (kg) længde cirkeludsnit periferi todimensional hjørne

Forskellig eller ens? Geometriforløb i 5 klasse.

Øvelse 1. bygges op, modellen

Symmetri. - i tapetmønstre

Tapetmønstre. Symmetri i 2 dimensioner. 4. Semester - MAT4 Aalborg Universitet

Undersøgelser af trekanter

Lærereksemplar. Kun til lærerbrug GEOMETRI 89. Kopiering er u-økonomisk og forbudt til erhvervsformål.

fortsætte høj retning mellem mindre over større

Hop videre med. Udforskning af opgaverne for 6. og 7. klassetrin i Danmark. 1 a) Tegn alle de mulige symmetriakser på vejskiltene.

Matematiklærerdag 2008

Kompetencetræning #2 også til prøven. 31. Januar 2019

Vektorer og lineær regression

Vektorer og lineær regression. Peter Harremoës Niels Brock

1 Oversigt I. 1.1 Poincaré modellen

Om ensvinklede og ligedannede trekanter

Elevbog s Vi opsummerer hvad vi ved i. kendskab til geometriske begreber og figurer.

brikkerne til regning & matematik geometri F+E+D preben bernitt

Sådan gør du i GeoGebra.

Trekanthøjder Figurer

Introduktion til. og Ligedannethed i 3. klasse. Lærervejledning

Eleven kan handle med overblik i sammensatte situationer med matematik. Eleven kan anvende rationale tal og variable i beskrivelser og beregninger

MULTI PRINTARK CAROLINE KREIBERG ANETTE SKIPPER-JØRGENSEN RIKKE TEGLSKOV GYLDENDAL

kilogram (kg) passer isometrisk liter veje kvadratmeter kasse

Matematik på Åbent VUC

Oversigt over Forenklede Fælles Mål i forbindelse med kapitlerne i MULTI. Problembehandling. Modellering

MaxiMat og de forenklede Fælles mål

6 Geometri. Faglige mål. Geometriske begreber. Vinkler. Modeller. Kongruens og ligedannethed

KAPITEL 3. Spejling og figurer. Er det symmetrisk? Er det spejlet? Er der figurer i figurerne?

Eksempel på den aksiomatisk deduktive metode

Oversigt over Forenklede Fælles Mål i forbindelse med kapitlerne i MULTI. Problembehandling. Modellering

Spor Matematiske eksperimenter. Komplekse tal af Michael Agermose Jensen og Uwe Timm.

Matematik med LEGO WeDo klasse. Lærervejledning Symmetri og drejning. Formål: Aktivitet

bruge en formel-samling

KUNST OG MATEMATIK. På Holstebro Kunstmuseum. Big Bang Odense den

Gratisprogrammet 27. september 2011

Lad os prøve GeoGebra.

GeoGebra. Tegn følgende i Geogebra. Indsæt tegningen fra geogebra. 1. Indsæt punkterne: (2,3) (-2, 4) (-3, -4,5)

Årsplan matematik 8. klasse

Retningslinjer for bedømmelsen. Georg Mohr-Konkurrencen runde

Basisblokke addition Programmet viser enere, 10-bunker, 100- bunker osv. Det kan bruges til at visualisere, hvordan man lægger tal sammen.

Årsplan 2017/2018 Matematik 8. kl. Kapitel 1: Regnehierarkiet

MAteMAtIk FoR LæReRStUDeReNDe

Inge B. Larsen INFA december Ideer til programmet Mønster

Trekanter. Frank Villa. 8. november 2012

Gruppeteori. Michael Knudsen. 8. marts For at motivere indførelsen af gruppebegrebet begynder vi med et eksempel.

Matematik. Trinmål 2. Nordvestskolen 2006 Forord. Trinmål 2 (4. 6. klasse)

Punktgrupper. Klaus Thomsen

2 Oversigt II. 2.1 Tessellationer. 2.2 En {3, 7} tessellation

Finde midtpunkt. Flisegulv. Lygtepæle

MerKaBa Stjernetetraeder - Kristusbevidsthedens Netværk

Matematisk induktion

Et kommatal som for eksempel 1,25 kaldes også noget andet. Hvad kaldes det også?

Tesselering med polygoner

Pretty Little Crystals

fortsætte høj retning benævnelse afstand form kort

Bjørn Grøn. Euklids konstruktion af femkanten

3. klasse 6. klasse 9. klasse

Et kommatal som for eksempel 1,25 kaldes også noget andet. Hvad kaldes det også?

Evaluering af matematik undervisning

Matematik og Statistik. Rubiks terning. Symmetri. Gruppe G Maj 2014

Lineær algebra: Lineære afbildninger. Standardmatricer

Programmering og geometri i scratch

Geometri Følgende forkortelser anvendes:

F-dag om geometri. Fremstilling og beskrivelse af stiliserede blade

EN SKOLE FOR LIVET. Uge Emne Mål Materialer/aktiviteter (4 uger) Tal på tal

Matematisk opmærksomhed

6 Geometri. Faglige mål. Areal og overflade. Cirkler og ellipser. Konstruktion

Årsplan i matematik klasse

Matematik Delmål og slutmål

Andreas Nielsen Kalbyrisskolen 2009

Projekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT.

Færdigheds- og vidensområder

************************************************************************

Indholds- og årsplan matematik

EN SKOLE FOR LIVET ÅRSPLAN 19/20

Komplekse perler: Möbiustransformationer, hyperbolske mønstre og fraktaler

Konstruktion. d: En cirkel med diameter 7,4 cm. e: En trekant med grundlinie på 9,6 cm og højde på 5,2 cm. (Der er mange muligheder)

Undervisningsplan: Matematik Skoleåret 2014/2015 Strib Skole: 5B Ugenumre: Hovedområder: Emner og temaer: Side 1 af 5

Matematik 2011/2012 Skovbo Efterskole Trigonometri. Trigonometri

Steen Toft Jørgensen, Matematik 1, DTU Compute (2009-) ( : Helsingør Gymnasium)

Transkript:

Institut for matematiske fag Aalborg Universitet 1.2.2012

Indholdsoversigt 1. Polygoner, platoniske legemer og deres symmetri 2. Flytninger og symmetrigrupper 3. Arkitektur og symmetri: da Vincis sætning 4. Mønstre, ornamenter, M.C.Escher; krystaller 5. Symmetri som ordensprincip i videnskaberne

Platoniske legemer Regelmæssige polyedre (mangekant) 1. Tetraeder 2. Terning 3. Oktaeder 4. Ikosaeder 5. Pentagondodekaeder har stor grad af symmetri: Mange drejninger og spejlinger overfører legemet i sig selv!

Regelmæssige polygoner og deres symmetri Figur: Regelmæssig sekskant med 2 (ud af 6) symmetriakser Symmetrier: 1. Drejninger 2. Spejlinger og deres komposition (sammensætning). Symmetrioperationerne udgør polygonenes symmetrigruppe: diedergruppen D n.

Symmetrigruppen D 3 af en ligesidet trekant består af spejlinger S A, S B, S C, rotationer (drejninger) R 120, R 240 og identitet i. Den har følgende kompositionstavle: i R 120 R 240 S A S B S C i i R 120 R 240 S A S B S C R 120 R 120 R 240 i S B S C S A R 240 R 240 i R 120 S C S A S B S A S A S C S B i R 240 R 120 S B S B S A S C R 120 i R 240 S C S C S B S A R 240 R 120 i (første flytning i første søjle, anden flytning i første række)

Det grundlæggende: Flytninger Drejninger og spejlinger er eksempler for flytninger: En afbildning f fra planen (eller rummet) ind i sig selv kaldes en flytning, hvis og kun hvis den bevarer afstande: For alle punkter P, Q gælder: PQ = f (P)f (Q). Man kan vise, at en flytning 1. er vinkelbevarende, og 2. overfører en figur i en kongruent figur. Spørgsmål: Hvilke typer flytninger findes der i planen (rummet)?

Fire typer flytninger i planen C B E A D Fire slags flytninger udført på trekanten A: translation = paralleforskydning(b), rotation=drejning(c), spejling(d) og glidespejling(e) Web-illustration

Arkitektur: Leonardo da Vincis sætning Rosettegrupper Symmetrigruppen Sym(F ) af en figur eller et ornament F (rosettegruppen) består af alle flytninger som overfører F is sig selv. Enhver begrænset plan figur F har som symmetrigruppe Sym(F ) enten 1. en diedergruppe D n (drejninger og spejlinger) eller 2. en cyklisk gruppe C n (kun drejninger). Argument: Tyngdepunktet skal bevares! under hver symmetri! Derfor kan Sym(F ) kun indeholde drejninger og spejlinger hverken translationer eller glidespejlinger! Vælg akser (drejninger) med mindst mulig vinkel. Rosette mønstre Do it yourself!

Båndornamenter og frisegrupper 1 Translationer Eksempler: Friser, vaser, trøjer, musik! Et båndornament har en centerlinje c, som overføres i sig selv under alle ornamentets symmetrier. Ornamentets symmetrigruppe Sym(F ) indeholder translationer langs med centerlinjen om en eller flere enheder i begge retninger. Hver af disse translationer kan karakteriseres ved et heltal hvor mange enheder til højre eller venstre? Translationerne danner en undergruppe T (F ) - som er isomorf (ligedannet) med heltalsgruppen (Z, +).

Båndornamenter og frisegrupper 2 Frisegruppen Frisegruppen Sym(F ) svarende til F består af alle ornamentets symmetrier. Den kan (udover translationerne) indeholde: 1. Spejlinger i centerlinjen c; 2. Spejlinger i akser c; 3. Punktspejlinger i punkter på c, og/eller 4. Glidespejlinger (med c som akse). Der findes 7 væsensforskellige typer frisegrupper. Frisemønstre Do it yourself!

Plane ornamenter Eksempler: Tapeter, islamiske mønstre, M. C. Eschers tegninger Et (uendeligt) plant ornament F er karakteriseret ved, at der findes translationer i to forskellige (ikke-parallele) retninger, som overfører ornamentet i sig selv. En translation karakteriseres ved et par af heltal (hvor mange enheder i den første retning (±), hvor mange i den anden (±)). Translationerne danner en undergruppe T (F ) Sym(F ), som er isomorf med gruppen af heltalspar (Z Z, +).

Tapetgrupper Ornamentgruppen eller tapetgruppen Sym(F ) indeholder alle ornamentets symmetrier. Udover parallelforskydningerne kan den indeholde 1. Drejninger med vinklen 0 o, 60 o, 90 o, 120 o, 180 o, 240 o, 270 o, 300 o (kun disse er mulige: den krystallografiske restriktion); 2. Spejlinger i akser parallel til forskydningsvektorer; 3. Glidespejlinger i akser parallel til forskydningsvektorer. Der findes 17 væsensforskellige typer ornamentgrupper (tapetgrupper). Do it yourself 1! Do it yourself 2!

Analyse af et givet ornament F Ornamentet Sym(F ) Symmetrigruppen (17 typer) T (F ) Undergruppen af parallelforskydninger ( = Z Z) P 0 (F ) Punktgruppen ( = I, C 2, C 3, C 4, C 6, D 2, D 3, D 4, D 6 ) N(F ) Nettet (billeder af ét punkt under T (F )). Der er fem typer: parallelogram, rektangulær, centreret rektangulær, kvadratisk, hexagonal M(F ) Motiv: lukket delmængde af planen, således at Sym(F )(M(F )) overdækker planen og er minimal med denne egenskab

Krystallers symmetri Krystaller vokser rumligt regelmæssigt med udgangspunkt i deres molekylære struktur. Man kan vise rent matematisk, at der findes ialt 230 væsensforskellige symmetrigrupper (de såkaldte rumgrupper) for krystalline strukturer. Man bruger dem især ved røntgenanalyse af sådanne strukturer. En væsentlig begrænsning er igen den krystallografiske restriktion: De eneste mulige drejninger i et rumligt mønster har vinkler 0 o, 60 o, 90 o, 120 o, 180 o, 240 o, 270 o, 300 o. Kemi og symmetri 1 Kemi og symmetri 2

Symmetriargumenter i matematikundervisningen En funktion f : R R kaldes lige, hvis og kun hvis f ( x) = f (x), x R; ulige, hvis og kun hvis f ( x) = f (x), x R. Til f : R R associeres f (x)+f ( x) 1. f + (x) = 2 ; f + : R R er lige! 2. f f (x) f ( x) (x) = 2 ; f : R R er ulige! Åbenbart gælder: f (x) = f + (x) + f (x). Anvendelse: 1. Afvigelse fra symmetri ( lige ) kan måles: Er f lille i forhold til f? 2. M M f (x)dx = 0 M M f (x)dx = M M f + (x)dx.