平面敷詰図形

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平面敷詰は、タイル張り、タイリング、平面充填などと呼ばれる概念です。 平面敷詰可能な図形には、三角形、四角形、五角形、六角形があり、七角形以上の凸多角形は存在しないことが知られています。
中でも凸五角形の敷詰形は15種類しか存在しないとされております。
以下では、は一般的な平面敷詰図形と、凸五角形の敷詰図形について調査し、描画してみました。

1.平面敷詰可能な図形

(1)正多角形

正三角形、正方形、正六角形は、いずれも頂点の周りの内角の合計が360度になるため、平面に敷詰めることが可能な図形です。

(2)平行四辺形/任意の三角形

平行四辺形も内角の合計が360度になるため、平面に敷詰めることが可能です。
さらに、平行四辺形を対角線で分割した任意の
三角形も同様に平面敷詰可能形です。

(3)平行六角形

平行六角形も平行四辺形と同様に平面敷詰可能な図形です。
これを、対角線線で分割すると、その線の中心点で点対称な
任意の四角形に分割できます。
また、向い合う2辺を任意に分割して、その分割点より引いた線で
出来た任意の五角形に分割出来ます。
それぞれの任意の四角形・五角形は平面敷詰可能な図形です。


(4)その他応用

正三角形の応用で、頂点引かれた2辺の
点対称な「くの字」の線とそれ以外の辺を
「ヘの字」で左右対象に引いた線で作られた任意の
七角形は平面敷詰可能な図形になります。
また、任意の線で作られた図形も平面敷詰可能です。


正方形の応用で、それぞれ向い合う辺を
「ヘの字」で引いた線で作られた任意の
八角形も平面敷詰可能です。
こちらも、任意の線で作られた図形は
平面に敷詰めることができます。


2.平面敷詰可能な凸五角形

平面敷詰可能な凸五角形は15種類しか存在しないとされています。
これについては、凸五角形敷詰図形を調べて描画しました。
描画条件については、「凸五角形タイル張り問題」のサイトを参考にさせて頂きました。
基本の図形は図形の形状を設定して「図形の描画(自作)」ツールで作成して敷き詰めております。

TYPE 1

A+B+C=360°

【参考値】
A=120°,B=140°,C=100°
a=100,b=80,c=150,d=200

TYPE 2

A+B+D=360° ,a=d

【参考値】
A=100°,B=140°,D=120°
a=200,b=50,c=230,d=200

TYPE 3

A=C=D=120° ,a=b,d=c+e

【参考値】
E=83°
a=b=200,c=90,d=229
e=139

TYPE 4

C=E=90° ,a=e,c=d

【参考値】
A=130°,D=150°
a=100,b=215,c=175,
d=175,e=100

TYPE 5

A=120°,C=60°,a=b,c=d

【参考値】
B=130°
a=b=150,c=d=200

TYPE 6

A+B+D=360°
A=2C a=b=e,c=d

【参考値】
A=86°,B=152°,
C=43°,D=122°
a=b=e=87,c=d=200

TYPE 7

2B+C=360°,2D+A=360°
a=b=c=d

【参考値】
A=130°,B=136°,
C=88°,D=115°
a=b=c=150

TYPE 8

2A+B=360°,2D+C=360°
a=b=c=d

【参考値】
B=154°,C=56°,
D=152°,A=103°
a=b=c=d=150

TYPE 9

2E + B = 360°
2D + C = 360°
a = b =c = d

【参考値】
B=131°,C=70°,
D=145°,E=114,5°
a=b=c=d=200

TYPE 10

A = 90° ,B + E = 180°
2D+E=360° ,2C+B= 360°
a=b=c+e

【参考値】
B=100°,C=130°,
D=140°,E=80°
a=b=200,c=74,e=126

TYPE 11

A = 90° C + E = 180°
2B + C = 360°
d = e = 2a + c

【参考値】
B=155°,C=50°,
D=115°,E=130°
a=22,c=156,d=e=200

TYPE 12

A = 90° ,C + E = 180°
2B + C = 360°
2a = d = c + e

【参考値】
B=155°,C=50°,
D=115°,E=130°
a=100,c=135,d=200,e=65

TYPE 13

A = C = 90°
2B = 2E = 360°- D
2c = 2d = e

【参考値】
B=110°,D=140°,E=110°
c=d=100,e=200

TYPE 14

A = 90° ,C+E = 180°
2B+C= 360°
2a=2c = d = e

【参考値】
B=145.5°,C=69°,E=111°
a=c=100,d=e=200

TYPE 15

A = 90°,E=150°,C=60°
2a = 2b = 2d=c

【参考値】
B=150°,D=135°
a=b=d=100,c=200

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