6. (2025 青海)活动与探究
解码蜜蜂的“家”——为什么蜂房是正六边形的?
蜜蜂的“集体宿舍”是由多个正六边形密铺在一起的,这些密铺的正六边形使得蜂房之间没有空隙,一点儿也不浪费空间. 这是数学中的密铺(或镶嵌)问题. 平面图形的密铺(或镶嵌)是指用形状、大小完全相同的一种或多种平面图形进行拼接,使彼此之间不留空隙、不重叠地铺成一片.
探究一:若只用一种正多边形,哪些正多边形可以密铺?

(1) 请补全上述表格:①
探究二:在能密铺的正多边形中,哪种形状最省材料?
数学视角:蜜蜂的身体可近似看成圆柱,若圆柱底面半径为 $1$,当蜂房恰好容纳一只蜜蜂即正多边形的内切圆半径均为 $1$ 时,比较正三角形、正方形和正六边形周长的大小.
观察图 1,发现 $\odot O$ 是正三角形 $ABC$ 的内切圆,与 $AC$ 切于点 $D$,$OD ⊥ AD$,$\angle OAD = 30^{\circ}$,$OD = 1$,在 $Rt \triangle ADO$ 中,$AD = \sqrt{3}$,则 $\triangle ABC$ 的周长为 $6\sqrt{3}$.
(2) 如图 2,正方形 $ABCD$ 的周长为
(3) 如图 3,求出正六边形的周长(写出求解过程).
探究三:在能密铺的正多边形中,哪种形状可以使蜜蜂的活动空间最大?
数学视角:假设蜜蜂建造蜂房的材料总量即周长一定,比较正三角形、正方形和正六边形面积的大小.
(4) 若正多边形的周长都为 $12$,则正三角形的面积为
【得出结论】
综上所述:在相同条件下,正六边形结构最省材料,能使蜜蜂的活动空间最大,是建造蜂房的最优方案.

解码蜜蜂的“家”——为什么蜂房是正六边形的?
蜜蜂的“集体宿舍”是由多个正六边形密铺在一起的,这些密铺的正六边形使得蜂房之间没有空隙,一点儿也不浪费空间. 这是数学中的密铺(或镶嵌)问题. 平面图形的密铺(或镶嵌)是指用形状、大小完全相同的一种或多种平面图形进行拼接,使彼此之间不留空隙、不重叠地铺成一片.
探究一:若只用一种正多边形,哪些正多边形可以密铺?
(1) 请补全上述表格:①
90°
;②360°÷90°=4
;③360°÷135°=8/3
;④不能
.探究二:在能密铺的正多边形中,哪种形状最省材料?
数学视角:蜜蜂的身体可近似看成圆柱,若圆柱底面半径为 $1$,当蜂房恰好容纳一只蜜蜂即正多边形的内切圆半径均为 $1$ 时,比较正三角形、正方形和正六边形周长的大小.
观察图 1,发现 $\odot O$ 是正三角形 $ABC$ 的内切圆,与 $AC$ 切于点 $D$,$OD ⊥ AD$,$\angle OAD = 30^{\circ}$,$OD = 1$,在 $Rt \triangle ADO$ 中,$AD = \sqrt{3}$,则 $\triangle ABC$ 的周长为 $6\sqrt{3}$.
(2) 如图 2,正方形 $ABCD$ 的周长为
8
;(3) 如图 3,求出正六边形的周长(写出求解过程).
探究三:在能密铺的正多边形中,哪种形状可以使蜜蜂的活动空间最大?
数学视角:假设蜜蜂建造蜂房的材料总量即周长一定,比较正三角形、正方形和正六边形面积的大小.
(4) 若正多边形的周长都为 $12$,则正三角形的面积为
4√3
;正方形的面积为9
;正六边形的面积为6√3
.【得出结论】
综上所述:在相同条件下,正六边形结构最省材料,能使蜜蜂的活动空间最大,是建造蜂房的最优方案.
答案
(1)①90°;②360°÷90°=4;③360°÷135°=8/3;④不能
(2)8
(3)4√3
(4)4√3;9;6√3
(2)8
(3)4√3
(4)4√3;9;6√3
解析
(1)①正方形每个内角为90°;②360°÷90°=4;③正八边形360°÷135°=8/3;④不能密铺。
(2)正方形内切圆半径为1,边长=2×1=2,周长=4×2=8。
(3)正六边形内切圆半径为边心距r=1,边心距r=(√3/2)×边长a,得a=2/√3,周长=6×2/√3=4√3。
(4)正三角形周长12,边长4,面积=(√3/4)×4²=4√3;正方形边长3,面积=3²=9;正六边形边长2,面积=6×(√3/4)×2²=6√3。
(2)正方形内切圆半径为1,边长=2×1=2,周长=4×2=8。
(3)正六边形内切圆半径为边心距r=1,边心距r=(√3/2)×边长a,得a=2/√3,周长=6×2/√3=4√3。
(4)正三角形周长12,边长4,面积=(√3/4)×4²=4√3;正方形边长3,面积=3²=9;正六边形边长2,面积=6×(√3/4)×2²=6√3。