등각다각형
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1. 개요
등각다각형은 모든 내각의 크기가 같은 다각형을 의미하며, 정다각형이나 정별다각형에서 변을 연장하여 구성할 수 있다. 등각다각형은 변의 길이를 조절하여 등각 상태를 유지할 수 있으며, 볼록 등각다각형의 각 내각은 180(1-2/p)°이다. 직접 등각 다각형은 정다각형과 별 다각형으로 표기될 수 있으며, 오목 간접 등각 다각형은 반전된 꼭짓점의 개수를 포함하는 표기를 사용한다. 등각다각형의 예시로는 등각삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등이 있으며, 각 변의 길이와 내각의 크기에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.
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- 다각형의 유형 - 정다각형
정다각형은 변의 길이와 각의 크기가 모두 같은 다각형으로, 볼록 정다각형과 오목 정다각형으로 나뉘며, 슐래플리 기호로 표현되고, 꼭짓점이 동일 원주 상에 존재하며, 다양한 수학적 성질과 작도 가능성, 여러 분야에서의 응용을 가진다. - 다각형의 유형 - 오목 다각형
오목 다각형은 내부의 한 점을 지나는 선이 다각형 경계와 두 개 이상 교차하거나 일부 대각선이 외부로 뻗어 있는 다각형으로, 볼록 다각형과 달리 일부 연장선이 다각형을 완전히 포함하는 두 개의 반평면으로 평면을 나누지 못하며, 내각의 합은 180° × (n-2)이고 볼록 다각형으로 분할 가능하다.
| 등각다각형 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 모든 꼭지각의 크기가 같은 다각형 |
| 조건 | 정다각형은 등각다각형이다. 모든 변의 길이가 같은 다각형은 등각다각형이다. |
| 성질 | |
| 중심 | 쌍곡선 기하학에서 모든 꼭짓점이 쌍곡선 원에 놓여 있는 다각형은 등각다각형이다. |
| 각도 | 등각 n각형의 각도는 (n-2) * 180° / n 이다. |
2. 등각다각형의 구성
등각다각형은 정다각형 또는 정별다각형에서 변을 무한한 선으로 연장하여 구성할 수 있다.[1] 각 변은 선의 방향에 수직으로 독립적으로 이동할 수 있으며, 꼭짓점은 인접한 선 쌍의 교차점으로 나타난다.[1] 각 이동된 선은 변의 길이와 두 개의 인접한 변의 길이를 조정한다.[1]
짝수 변을 가진 직접 등각다각형은 내부 각을 교대로 변을 움직여 모든 꼭짓점을 보충각으로 반전시킬 수 있다. 홀수 변을 가진 직접 등각다각형은 부분적으로만 반전될 수 있으며, 보충각이 혼합된 형태를 남긴다.
모든 등각다각형은 이 구성을 통해 비율을 조정하여 등각 상태를 유지할 수 있다.
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볼록 등각다각형의 각 내각은 180(1-2/''p'')°이며, 이것이 등각다각형 정리이다. ''p''는 변의 개수이다. 직접 등각 ''p''/''q'' 별 다각형의 경우, 밀도 ''q''에 대해 각 내각은 180(1-2''q''/''p'')°이며, 1<2''q''<''p''이다. ''w''=gcd(''p'',''q'')>1인 경우, 이는 ''w''-겹 ''(p''/''w'')/(''q''/''w'') 별 다각형을 나타내며, 이는 정규적인 경우에 퇴화한다.
모든 직접 등각 ''p''각형은 정 정다각형 {''p''} 및 별 다각형 {''p''/''q''}과 같이 <''p''> 또는 <''p''/''q''> 표기를 가질 수 있으며, ''p''개의 꼭짓점을 포함하고, 별은 밀도 ''q''를 갖는다. 볼록 등각 ''p''각형 <''p''>는 내각이 180(1-2/''p'')°이고, 직접 별 등각 다각형 <''p''/''q''>는 내각이 180(1-2''q''/''p'')°이다.
비비아니의 정리는 등각다각형에 성립한다.[2] 등각다각형 내부의 점에서 각 변까지의 거리의 합은 점의 위치에 관계없이 일정하며, 이는 다각형의 불변량이다.
직접적인 등각 다각형은 정다각형, 등각 다각형 또는 낮은 대칭을 가질 수 있다. <''p''/''q''>의 예시는 ''p''별로 섹션으로 그룹화되고 밀도 ''q''별로 하위 그룹화된다.
3. 등각다각형 정리
오목한 간접 등각 (''p''''r''+''p''''l'')-각형은 ''p''''r'' 개의 우회전 정점과 ''p''''l'' 개의 좌회전 정점을 가지며, 그 순서에 관계없이 180(1-2/|''p''''r''-''p''''l''|))°의 내각을 갖는다. 간접 별 등각 (''p''''r''+''p''''l'')-각형은 ''p''''r'' 개의 우회전 정점과 ''p''''l'' 개의 좌회전 정점 및 총 ''q''개의 회전을 가지며, 그 순서에 관계없이 180(1-2''q''/|''p''''r''-''p''''l''|))°의 내각을 갖는다. 우회전과 좌회전의 수가 같은 등각 다각형은 총 회전 수가 0이고, 각도에 대한 제약이 없다.
4. 표기법
오목 간접 등각 ''p''각형은 ''c''개의 반전 꼭짓점을 갖는 <''p''-2''c''> 표기를 가질 수 있다. 다중 회전 간접 등변 ''p''각형은 ''c''개의 반전 꼭짓점과 총 ''q''개의 회전을 갖는 <''p''-2''c''/''q''> 표기를 가질 수 있다.
5. 추가 성질
원내접다각형은 교대로 있는 변의 길이가 같을 때(즉, 변 1, 3, 5, ...의 길이가 같고 변 2, 4, ...의 길이가 같을 때) 등각다각형이다. 따라서 ''n''이 홀수일 경우, 원내접다각형은 정다각형일 때만 등각다각형이다.[3]
소수 ''p''에 대해, 모든 정수 변을 갖는 등각 ''p''-각형은 정다각형이다. 또한, 모든 정수 변을 갖는 등각 ''p''''k''-각형은 ''p''-겹 회전 대칭을 갖는다.[4]
변의 길이의 순서 집합 은 다음의 두 가지 동치 조건 중 하나가 다항식 에 대해 성립할 경우에만 등각 ''n''-각형을 생성한다. 복소수 값 에서 0과 같으며; 로 나누어 떨어진다.[5]
6. 직접 등각다각형의 예시
등각삼각형은 볼록해야 하며 60°의 내각을 가져야 한다. 이것은 정삼각형이자 정다각형이며, {3}으로 표기한다. 등각삼각형에서 자유도는 변의 길이뿐이다.
직각 등각 사각형은 90°의 내각을 갖는다. 유일한 등각 사각형은 직사각형과 정사각형 {4}이다. 정수 변의 길이를 가진 등각 사각형은 단위 정사각형으로 타일링될 수 있다.
정오각형 (<5>)과 정별오각형 (<5/2>)은 등각오각형이다. 직선 등각 오각형 <5>와 <5/2>는 각각 108°와 36°의 내각을 갖는다.
108° 내각을 갖는 등각 오각형 <5>는 정오각형이거나, 양측 대칭을 갖거나, 대칭을 갖지 않을 수 있다.
36° 내각을 갖는 등각 별오각형 <5/2>는 정별오각형이거나, 불규칙적인 형태를 가질 수 있다.
직선 등각 육각형은 120°와 60°의 내각을 가진다.
120° 내각의 등각 육각형 (<6>)의 경우, 정수 변의 길이를 가지면 단위 정삼각형으로 타일링될 수 있다.[6]
60° 내각의 등각 이중 감기 삼각형 (<6/2>)은 다음과 같다:
직접적인 등각 칠각형 <7>, <7/2> 및 <7/3>는 각각 128 4/7°, 77 1/7° 및 25 5/7°의 내각을 갖는다.
등각 칠각형의 128.57° 내각, <7>:
등각 칠각별의 77.14° 내각, <7/2>:
등각 칠각별의 25.71° 내각, <7/3>:
직선 등각 팔각형 <8>, <8/2> 및 <8/3>은 각각 135°, 90° 및 45°의 내부 각도를 가진다.
135° 내부 각도는 등각 팔각형 <8>에서 얻을 수 있다.
90° 내부 각도는 등각 이중 감긴 정사각형 <8/2>에서 얻을 수 있다.
45° 내부 각도는 등각 별팔각형 <8/3>에서 얻을 수 있다.
직선 등각구각형 <9>, <9/2>, <9/3> 및 <9/4>는 각각 140°, 100°, 60° 및 20°의 내각을 갖는다.
140°의 내각을 가진 등각구각형 <9>는 다음과 같다.
100°의 내각을 가진 등각 구각성 <9/2>는 다음과 같다.
60°의 내각을 가진 등각 ''삼중 와인드 삼각형'' <9/3>는 다음과 같다.
20°의 내각을 가진 등각 구각성 <9/4>는 다음과 같다.
직접적인 등각 십각형 <10>, <10/2>, <10/3>, <10/4>는 각각 144°, 108°, 72° 및 36°의 내각을 갖는다.
144° 내각을 갖는 등각 십각형 <10>
108° 내각을 갖는 등각 이중 꼬인 오각형 <10/2>
72° 내각을 갖는 등각 십각성 <10/3>
36° 내각을 갖는 등각 이중 꼬인 오각별 <10/4>
직선 등각 십일각형 <11>, <11/2>, <11/3>, <11/4> 및 <11/5>는 각각 147 3/11°, 114 6/11°, 81 9/11°, 49 1/11° 및 16 4/11°의 내각을 갖는다.
147° 내각을 갖는 등각 십일각형 <11>:
114° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/2>:
81° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/3>:
49° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/4>:
16° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/5>:
직선 등각 십이각형 <12>, <12/2>, <12/3>, <12/4>, <12/5>는 각각 150°, 120°, 90°, 60°, 30°의 내각을 갖는다.[6]
등각 십이각형 <12>에서 150°의 내각을 가지는 경우, 정수 변의 길이를 갖는 볼록 해는 패턴 블록, 정사각형, 정삼각형, 30° 마름모로 타일링할 수 있다.[6]
등각 이중 꼬인 육각형 <12/2>는 120°의 내각을 갖는다.
등각 삼중 꼬인 정사각형 <12/3>은 90°의 내각을 갖는다.
등각 사중 꼬인 삼각형 <12/4>는 60°의 내각을 갖는다.
등각 십이각성 <12/5>는 30°의 내각을 갖는다.
직접적인 등각십사각형 <14>, <14/2>, <14/3>, <14/4>, <14/5> 및 <14/6>은 각각 154 2/7°, 128 4/7°, 102 6/7°, 77 1/7°, 51 3/7° 및 25 5/7°의 내각을 가진다.
등각 십사각형 <14>에서 154.28° 내각:
등각 이중 권선 정 칠각형 <14/2>에서 128.57° 내각:
등각 십사각성 <14/3>에서 102.85° 내각:
등각 이중 권선 칠각성 <14/4>에서 77.14° 내각:
등각 십사각성 <14/5>에서 51.43° 내각:
등각 이중 권선 칠각성 <14/6>에서 25.71° 내각:
직선 등각 십오각형, <15>, <15/2>, <15/3>, <15/4>, <15/5>, <15/6>, 그리고 <15/7>은 각각 156°, 132°, 108°, 84°, 60°, 36° 및 12°의 내각을 가진다.
156° 내각을 가진 등각 십오각형, <15>
132° 내각을 가진 등각 십오각성, <15/2>
108° 내각을 가진 등각 삼중 감긴 오각형, <15/3>
84° 내각을 가진 등각 십오각성, <15/4>
60° 내각을 가진 등각 5중 감긴 삼각형, <15/5>
36° 내각을 가진 등각 삼중 감긴 별 오각형, <15/6>
12° 내각을 가진 등각 십오각성, <15/7>
직접적인 등각 십육각형 <16>, <16/2>, <16/3>, <16/4>, <16/5>, <16/6>, 그리고 <16/7>는 각각 157.5°, 135°, 112.5°, 90°, 67.5°, 45° 및 22.5°의 내각을 가진다.
157.5° 내각을 가진 등각 십육각형, <16>은 다음과 같다:
135° 내각을 가진 등각 이중 감긴 팔각형, <16/2>은 다음과 같다:
112.5° 내각을 가진 등각 십육각별, <16/3>은 다음과 같다:
90° 내각을 가진 등각 4중 감긴 정사각형, <16/4>은 다음과 같다:
67.5° 내각을 가진 등각 십육각별, <16/5>은 다음과 같다:
45° 내각을 가진 등각 이중 감긴 정 팔각별, <16/6>은 다음과 같다:
22.5° 내각을 가진 등각 십육각별, <16/7>은 다음과 같다:
등각 십팔각형 <18}, <18/2>, <18/3>, <18/4>, <18/5>, <18/6>, <18/7>, <18/8>는 각각 160°, 140°, 120°, 100°, 80°, 60°, 40° 및 20°의 내각을 갖는다.
160°의 내각을 갖는 등각 십팔각형 <18>은 다음과 같다.
140°의 내각을 갖는 등각 이중 감긴 구각형 <18/2>은 다음과 같다.
120°의 내각을 갖는 등각 삼중 감긴 육각형 <18/3>은 다음과 같다.
100°의 내각을 갖는 등각 이중 감긴 구각형 <18/4>는 다음과 같다.
80°의 내각을 갖는 등각 십팔각별 {18/5}는 다음과 같다.
60°의 내각을 갖는 등각 육중 감긴 삼각형 <18/6>은 다음과 같다.
40°의 내각
6. 1. 등각삼각형
등각삼각형은 볼록해야 하며 60°의 내각을 가져야 한다. 이것은 정삼각형이자 정다각형이며, {3}으로 표기한다. 등각삼각형에서 자유도는 변의 길이뿐이다.
6. 2. 등각사각형
직각 등각 사각형은 90°의 내각을 갖는다. 유일한 등각 사각형은 직사각형과 정사각형 {4}이다. 정수 변의 길이를 가진 등각 사각형은 단위 정사각형으로 타일링될 수 있다.
6. 3. 등각오각형
정오각형 (<5>)과 정별오각형 (<5/2>)은 등각오각형이다. 직선 등각 오각형 <5>와 <5/2>는 각각 108°와 36°의 내각을 갖는다.
108° 내각을 갖는 등각 오각형 <5>는 정오각형이거나, 양측 대칭을 갖거나, 대칭을 갖지 않을 수 있다.
36° 내각을 갖는 등각 별오각형 <5/2>는 정별오각형이거나, 불규칙적인 형태를 가질 수 있다.
6. 4. 등각육각형
직선 등각 육각형은 120°와 60°의 내각을 가진다.
120° 내각의 등각 육각형 (<6>)의 경우, 정수 변의 길이를 가지면 단위 정삼각형으로 타일링될 수 있다.[6]
60° 내각의 등각 이중 감기 삼각형 (<6/2>)은 다음과 같다:
6. 5. 등각칠각형
직접적인 등각 칠각형 <7>, <7/2> 및 <7/3>는 각각 128 4/7°, 77 1/7° 및 25 5/7°의 내각을 갖는다.
등각 칠각형의 128.57° 내각, <7>:
등각 칠각별의 77.14° 내각, <7/2>:
등각 칠각별의 25.71° 내각, <7/3>:
6. 6. 등각팔각형
직선 등각 팔각형 <8>, <8/2> 및 <8/3>은 각각 135°, 90° 및 45°의 내부 각도를 가진다.
135° 내부 각도는 등각 팔각형 <8>에서 얻을 수 있다.
90° 내부 각도는 등각 이중 감긴 정사각형 <8/2>에서 얻을 수 있다.
45° 내부 각도는 등각 별팔각형 <8/3>에서 얻을 수 있다.
6. 7. 등각구각형
직선 등각구각형 <9>, <9/2>, <9/3> 및 <9/4>는 각각 140°, 100°, 60° 및 20°의 내각을 갖는다.
140°의 내각을 가진 등각구각형 <9>는 다음과 같다.
100°의 내각을 가진 등각 구각성 <9/2>는 다음과 같다.
60°의 내각을 가진 등각 ''삼중 와인드 삼각형'' <9/3>는 다음과 같다.
20°의 내각을 가진 등각 구각성 <9/4>는 다음과 같다.
6. 8. 등각십각형
직접적인 등각 십각형 <10>, <10/2>, <10/3>, <10/4>는 각각 144°, 108°, 72° 및 36°의 내각을 갖는다.
144° 내각을 갖는 등각 십각형 <10>
108° 내각을 갖는 등각 이중 꼬인 오각형 <10/2>
72° 내각을 갖는 등각 십각성 <10/3>
36° 내각을 갖는 등각 이중 꼬인 오각별 <10/4>
6. 9. 등각십일각형
직선 등각 십일각형 <11>, <11/2>, <11/3>, <11/4> 및 <11/5>는 각각 147 3/11°, 114 6/11°, 81 9/11°, 49 1/11° 및 16 4/11°의 내각을 갖는다.
147° 내각을 갖는 등각 십일각형 <11>:
114° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/2>:
81° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/3>:
49° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/4>:
16° 내각을 갖는 등각 십일각성 <11/5>:
6. 10. 등각십이각형
직선 등각 십이각형 <12>, <12/2>, <12/3>, <12/4>, <12/5>는 각각 150°, 120°, 90°, 60°, 30°의 내각을 갖는다.[6]
등각 십이각형 <12>에서 150°의 내각을 가지는 경우, 정수 변의 길이를 갖는 볼록 해는 패턴 블록, 정사각형, 정삼각형, 30° 마름모로 타일링할 수 있다.[6]
등각 이중 꼬인 육각형 <12/2>는 120°의 내각을 갖는다.
등각 삼중 꼬인 정사각형 <12/3>은 90°의 내각을 갖는다.
등각 사중 꼬인 삼각형 <12/4>는 60°의 내각을 갖는다.
등각 십이각성 <12/5>는 30°의 내각을 갖는다.
6. 11. 등각십사각형
직접적인 등각십사각형 <14>, <14/2>, <14/3>, <14/4>, <14/5> 및 <14/6>은 각각 154 2/7°, 128 4/7°, 102 6/7°, 77 1/7°, 51 3/7° 및 25 5/7°의 내각을 가진다.
등각 십사각형 <14>에서 154.28° 내각:
등각 이중 권선 정 칠각형 <14/2>에서 128.57° 내각:
등각 십사각성 <14/3>에서 102.85° 내각:
등각 이중 권선 칠각성 <14/4>에서 77.14° 내각:
등각 십사각성 <14/5>에서 51.43° 내각:
등각 이중 권선 칠각성 <14/6>에서 25.71° 내각:
6. 12. 등각십오각형
직선 등각 십오각형, <15>, <15/2>, <15/3>, <15/4>, <15/5>, <15/6>, 그리고 <15/7>은 각각 156°, 132°, 108°, 84°, 60°, 36° 및 12°의 내각을 가진다.
156° 내각을 가진 등각 십오각형, <15>
132° 내각을 가진 등각 십오각성, <15/2>
108° 내각을 가진 등각 삼중 감긴 오각형, <15/3>
84° 내각을 가진 등각 십오각성, <15/4>
60° 내각을 가진 등각 5중 감긴 삼각형, <15/5>
36° 내각을 가진 등각 삼중 감긴 별 오각형, <15/6>
12° 내각을 가진 등각 십오각성, <15/7>
6. 13. 등각십육각형
직접적인 등각 십육각형 <16>, <16/2>, <16/3>, <16/4>, <16/5>, <16/6>, 그리고 <16/7>는 각각 157.5°, 135°, 112.5°, 90°, 67.5°, 45° 및 22.5°의 내각을 가진다.
157.5° 내각을 가진 등각 십육각형, <16>은 다음과 같다:
135° 내각을 가진 등각 이중 감긴 팔각형, <16/2>은 다음과 같다:
112.5° 내각을 가진 등각 십육각별, <16/3>은 다음과 같다:
90° 내각을 가진 등각 4중 감긴 정사각형, <16/4>은 다음과 같다:
67.5° 내각을 가진 등각 십육각별, <16/5>은 다음과 같다:
45° 내각을 가진 등각 이중 감긴 정 팔각별, <16/6>은 다음과 같다:
22.5° 내각을 가진 등각 십육각별, <16/7>은 다음과 같다:
6. 14. 등각십팔각형
등각 십팔각형 <18}, <18/2>, <18/3>, <18/4>, <18/5>, <18/6>, <18/7>, <18/8>는 각각 160°, 140°, 120°, 100°, 80°, 60°, 40° 및 20°의 내각을 갖는다.
160°의 내각을 갖는 등각 십팔각형 <18>은 다음과 같다.
140°의 내각을 갖는 등각 이중 감긴 구각형 <18/2>은 다음과 같다.
120°의 내각을 갖는 등각 삼중 감긴 육각형 <18/3>은 다음과 같다.
100°의 내각을 갖는 등각 이중 감긴 구각형 <18/4>는 다음과 같다.
80°의 내각을 갖는 등각 십팔각별 {18/5}는 다음과 같다.
60°의 내각을 갖는 등각 육중 감긴 삼각형 <18/6>은 다음과 같다.
40°의 내각을 갖는 등각 십팔각별 <18/7>은 다음과 같다.
20°의 내각을 갖는 등각 이중 감긴 구각형 <18/8>은 다음과 같다.
6. 15. 등각이십각형
직선 등각 이십각형 <20>, <20/3>, <20/4>, <20/5>, <20/6>, <20/7> 및 <20/9>는 각각 162°, 126°, 108°, 90°, 72°, 54° 및 18°의 내각을 갖는다.
162° 내각은 등각 이십각형 <20>에서 찾을 수 있다.
144° 내각은 등각 이중 감긴 십각형 <20/2>에서 찾을 수 있다.
126° 내각은 등각 이십각형 별 <20/3>에서 찾을 수 있다.
108° 내각은 등각 4중 감긴 오각형 <20/4>에서 찾을 수 있다.
90° 내각은 등각 5중 감긴 정사각형 <20/5>에서 찾을 수 있다.
72° 내각은 등각 이중 감긴 십각형 별 <20/6>에서 찾을 수 있다.
54° 내각은 등각 이십각형 별 <20/7>에서 찾을 수 있다.
36° 내각은 등각 4중 감긴 오각형 별 <20/8>에서 찾을 수 있다.
18° 내각은 등각 이십각형 별 <20/9>에서 찾을 수 있다.
참조
[1]
논문
Rational Equiangular Polygons
https://www.research[...]
Applied Mathematics
2013-10
[2]
논문
On Viviani's Theorem and its Extensions
https://arxiv.org/ab[...]
[3]
간행물
Equiangular cyclic and equilateral circumscribed polygons
2011-03
[4]
간행물
A powerful algebraic tool for equiangular polygons
2004-11
[5]
간행물
Side Lengths of Equiangular Polygons (as seen by a coding theorist)
2015-05
[6]
논문
Equiangular polygons
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