Todimensionelle former

Det kan være nyttigt at kende til nogle begreber for at få et godt grundlag for at snakke børn om to- og tredimensionelle former. Målet er ikke, at børnene i daginstitutionen skal lære alle definitioner og forklaringer. Hensigten er, at du tilegner dig et matematisk fagsprog, som du kan bruge i samtaler med børnene.

Vi bruger betegnelsen ‘geometrisk form’ i denne tekst om todimensionelle genstande eller tegninger, som har en eller flere regulariteter ved sig. I virkeligheden findes der egentlig slet ikke todimensionelle former. Alle former, vi omgiver os med, er tredimensionelle. Todimensionelle former er bare en idè. Men samtidig kan vi fint tale med børn om todimensionelle former, som dem der fremkommer på et ark papir, når man tegner tre eller flere linjer, som krydser hinanden, eller man kan tale med børn om fx siderne på en terning.

Mangekanter

Det mest grundlæggende begreb i forbindelse med todimensionelle former er mangekant. En mangekant (polygon (græsk), poly = mange, gon = kant) er defineret som et lukket område i planen afgrænset af rette linjer.

  • Mangekant: En mangekant er et lukket område i planet afgrænset af rette linjer.

Det vil dermed sige, at en cirkel eller ellipse ikke er en mangekant, selv om disse rigtig nok er lukkede områder i planen - men de er afgrænsede af buede linjer. En vinkel er heller ikke en mangekant, den formes af rette linjer, men den er til gengæld ikke lukket. Eksempler på mangekanter er trekanter, firkanter, femkanter, sekskanter, syvkanter, ottekanter osv., i princippet alle n-kanter, hvor n er større end eller lig med 3. Men det er trekanter, firkanter, femkanter, sekskanter og ottekanter, som er de mest almindelige, og som vi derfor vil omtale i denne tekst.

I geometrien har vi det, vi kalder regulære mangekanter. Det er mangekanter, som bogstaveligt talt har en regularitet ved sig. En regulær mangekant er en mangekant, hvor både alle siderne er lige lange, og alle vinklerne er lige store. Den regulære trekant er speciel, da der gælder, at hvis alle vinklerne er lige store, så er siderne også lige lange (og modsat). Men det gælder ikke for firkanter, femkanter osv. Så i definitionen af en regulær mangekant skal vi både stille krav om lige lange sider og lige store vinkler.

  • Regulær mangekant: En mangekant, hvor både alle sider er lige lange, og alle vinkler er lige store.

Ud fra definitionen af mangekant ovenfor er en trekant en mangekant med tre sider.

Trekanter

I forbindelse med trekanter har vi i matematikken tre hovedtyper af trekanter. Disse er:

Stumpvinklet trekant
Retvinklet trekant
Spidsvinklet trekant

Alle disse tre hovedtyper af trekanter kan derudover være ligebenede trekanter. En ligebenet trekant er en trekant, hvor to af siderne er lige lange. Fx vil en ligebenet, retvinklet trekant have en vinkel, som er 90 grader og to vinkler, som begge er 45 grader. Faktisk gælder det for alle ligebenede trekanter, at der er to lige store vinkler.

  • Ligebenet trekant: en ligebenet trekant er en trekant, hvor to af siderne er lige lange.

​​​​​​​​​​​​​​Blandt de spidsvinklede trekanter er der nogle trekanter, hvor alle de tre sider er lige lange. Disse trekanter kaldes ligesidede trekanter. Af definitionen af regulære mangekanter ovenfor ser vi, at den ligesidede trekant er en regulær trekant.

  • Ligesidet trekant: en trekant, hvor alle tre sider er lige lange (regulær).

Firkanter

Formen firkant defineres helt tilsvarende en trekant – nemlig en mangekant med fire sider. I matematikken findes der seks forskellige firkanter med deres egne navne. Her kommer en liste sammen med definitioner af firkanterne:

Trapez
Dragefirkant
Parallelogram
Rektangel
Rombe
Kvadrat

Sammenhænge mellem de forskellige firkanter

Et trapez kan også defineres som en firkant, hvor kun to sider er parallelle. Det er en fin øvelse at overveje forskellen på denne definition og den ovenfor. Dette illustrerer også en pointe i matematik - at man i nogen grad selv kan vælge, hvordan man definerer matematiske begreber. Definitioner er ikke naturgivne i sig selv, men matematikere er blevet enige om dem. Den valgte definition med to parallelle sider er mere inkluderende på en måde, som gør, at andre firkanter også kan siges (samtidig) at være et trapez (se figur), fx en rombe og/eller et rektangel.

Kvadratet er den regulære firkant. I listen ser vi også, at det er essentielt, at vi for regularitet kræver lige lange sider og lige store vinkler. En firkant med lige lange sider kaldes en rombe, mens en firkant, hvor alle vinklerne er lige store, kaldes et rektangel. Karakteristikkerne af de forskellige firkanter bliver mere og mere specifikke. Det betyder, at kvadratet opfylder definitionerne af alle de andre fem firkanter. Altså er kvadratet også et rektangel, en rombe, et parallelogram, en dragefirkant og et trapez. Dette er meget svært for børn at forstå, så det behøver man ikke fokusere på, i hvert fald ikke før børnene har mange og varierede erfaringer med forskellige typer firkanter.

Femkanter, sekskanter og ottekanter

En femkant er en mangekant med fem sider. Vi har ikke nogen særegne navne på nogen af femkanterne, selv om nogen foretrækker at bruge det græske navn pentagon om den regulære femkant (det er fx derfor forsvarsdepartementet i USA kaldes Pentagon, da bygningen, som huser dette departement, har form som en regulær femkant!). En anden 'almindelig' femkant fremkommer ofte, når børn skal tegne et hus, da det tegnes som et kvadrat med en ligesidet eller ligebenet trekant som tag.

Helt tilsvarende er en sekskant en mangekant med seks sider og en ottekant en mangekant med otte sider. En regulær sekskant kan børn finde i bivoks, da bierne laver mange regulære sekskanter tæt på hinanden for at gemme honning i dem. Den regulære ottekant kan skabes ved hjælp af fire identiske store kvadrater som et kors i midten, og hvor fire lige store, ligebenede trekanter udgør resten.

Regulære trekanter, firkanter, sekskanter og ottekanter finder man mange gange repræsenteret i konkrete materialer,  som man kan købe til brug i daginstitutionen.

Cirkel

Den sidste todimensionelle form, vi vil nævne her, er cirklen. Denne form har været myteomspundet siden den græske oldtid. Cirklen er blevet set på som både magisk og mystisk. Det 'magiske' ligger i, at alle cirkler har identisk form, uanset deres størrelse. Hvis man måler cirklens omkreds og dividerer den med cirklens diameter, vil man altid få det samme forhold, uanset hvor stor cirklen er. Dette forhold betegnes med det græske bogstav π (pi) og er tilnærmet lig 3,14 hvis man begrænser sig til to decimaler. (I virkeligheden er der uendeligt mange decimaler!). En cirkel defineres således:

Cirkel: mængden af alle punkter i planen, som befinder sig i en given afstand fra et givet punkt.

Randen på cirklen kaldes cirkelperiferien, og det givne punkt kaldes centrum. Den givne afstand kaldes radius. Diameter er navnet på linjestykket, som går gennem centrum af cirklen, og som afgrænses af cirkelperiferien. Det er flere andre begreber, som er knyttet til cirklen, men det vil føre for langt at gå ind i alle dem her. Disse begreber er heller ikke specielt relevante for at give næring til børns udvikling af geometrisk opmærksomhed.

Til overvejelse i teamet:

  • Hvordan kan I bruge legetøj, fx puslespil, spil, klodser m.m., som I har i institutionen, til at lade børnene lære kendetegn ved former?
  • Hvilke samtaler giver legetøjet i jeres institution mulighed for at have om former?
  • Hvilke andre læreplanstemaer kan I knytte til et fokus på former og gennem hvilke lege og aktiviteter?
til: DAGTILBUD
emne: BØRNS FORSTÅELSE AF FORMER
UDGIVET: 2022

Forfatter

Martin Carlsen

Professor
Institutt for matematiske fag, UiA

Tegninger



Udgiver

Temaer på matematikdidaktik.dk udvikles i tæt samarbejde mellem forskere og praktikere og udgives af NCUM.
Se redaktionen og vores redaktionelle retningslinjer
Del tema Print