Оскільки сума внутрішніх кутів довільного опуклого шестикутника становить 720°, то кожен внутрішній кут правильного шестикутника дорівнює 120°.
Формули
Нехай — сторона правильного шестикутника, R — радіус описаного кола, r — радіус вписаного кола.
Для правильного шестикутника справедливі наступні формули:
Сторона правильного шестикутника:
У правильному шестикутнику сторона дорівнює радіусу описаного навколо нього кола.
Радіус вписаного кола правильного шестикутника (дорівнює апотемі правильного шестикутника) — дотикається до всіх його ребер:
Радіус описаного кола правильного шестикутника — проходить через всі його вершини:
Висота ‒ відстань між протилежними сторонами:
Із відношення радіусів описаного та вписаного кіл випливає, що відношення висоти до ширини правильного шестикутника дорівнює 1:1,1547005; тобто шестикутник із довгою діагоналлю 1 матиме відстань 0,8660254 між паралельними сторонами.
Зовнішнім кутом правильного шестикутника при цій вершині називається кут, суміжний внутрішньому куту шестикутника при цій вершині.
радіан.
Сума зовнішніх кутів (по одному при кожній вершині) дорівнює радіан.
Центральним кутом правильного шестикутника називається центральний кут його описаного кола, що спирається на його сторону. Величина центрального кута дорівнює:
Довга діагональ правильного шестикутника вдвічі довша за його сторону.
З однієї вершини правильного шестикутника можна провести три діагоналі; вони ділять шестикутник на чотири трикутних частини, а внутрішній кут шестикутника ділять на чотири рівних частини.
Кут між будь-якими сусідніми діагоналями, що виходять з однієї вершини (включно зі сторонами, що виходять з цієї вершини):
Діагоналі правильного шестикутника перетинаються в 13 точках і ділять внутрішню область шестикутника на 24 частини (послідовності A006561 та A007678).
Короткі діагоналі при перетині утворюють гексаграму. Довгі діагоналі перетинаються в одній точці — центрі правильного шестикутника.
Сума квадратів всіх сторін та всіх діагоналей правильного шестикутника, вписаного в коло радіуса R дорівнює 36R2[1]:стор.73, наслідок.
Властивості
Правильний шестикутник є рівносторонній і рівнокутний одночасно. Він є вписаним і описаним одночасно.
Центри вписаного та описаного кіл збігаються та лежать в центрі правильного шестикутника. Також в центрі правильного шестикутника знаходиться його центр мас.
Площа кільця, утвореного вписаним та описаним колом залежить тільки від довжини сторони:
У правильного шестикутника існує тільки одна зірчаста форма — гексаграма (шестикутна зірка, що утворена поєднанням двох правильних трикутників). Правильний шестикутник і правильний п'ятикутник є єдиними багатокутниками з однією можливою зірчастою формою. Це також багатокутник із найбільшою кількістю сторін, який не має простої зірки, тобто зірки, що не утворена поєднанням інших багатокутників. Інші багатокутники, що не мають простих зірок (і зірок взагалі) — це трикутник і квадрат. Це також єдиний правильний багатокутник, який має лише складені (непрості) зірки.
Правильний шестикутник є одним із трьох правильних багатокутників, якими можна замоститиплощину без проміжків та накладень; два інші — рівносторонній трикутник і квадрат. Шестикутний паркет має 3 шестикутники при вершині. Також використовується в інших однорідних та напівправильних паркетах.
Правильний шестикутник, у якого відстань між протилежними сторонами дорівнює 1 є універсальним покриттям: Лема Пала: будь-яку множину діаметром 1 можна покрити правильним шестикутником, у якого відстань між протилежними сторонами дорівнює 1 (шестикутник з довжиною сторони )[2][3][4]:стор.30[5]:стор.138. Лему довів угорський математик Д. Пал[en] 1929 року.
Навколо правильного шестикутника ABCDEF описано коло. Точка Р лежить на описаному колі між вершинами В і С. Тоді:
Нехай — відстані від точки P на описаному колі правильного шестикутника до його вершин. Тоді:[7]:стор.342, теор.4.4
Сума квадратів відстаней від вершин правильного шестикутника до будь-якої точки на його описаному колі дорівнює 12R2[1]:стор.73, теорема d
Сума квадратів відстаней від середин сторін правильного шестикутника до будь-якої точки на його описаному колі дорівнює 12R2 − 3/2a2,[1]:стор.73, наслідок
де a — довжина сторони правильного шестикутника.
Точка в площині правильного шестикутника
Навколо правильного шестикутника описано коло радіусом R.
Точка Р знаходиться в площині шестикутника. ОР = L — відстань від точки Р до центра шестикутника (центра описаного кола). (i = 1, 2…5) — відстані від точки Р до вершин шестикутника.
Тоді виконуються наступні рівності:[7]:стор.344, теорема 4.9
Симетрія
Правильний шестикутник має діедричну групу симетрії D6 (або Dih6), порядку 12.
Правильний шестикутник має 6 ліній дзеркальної симетрії: 3 осі симетрії, що проходять через дві протилежні вершини, та 3 осі симетрії, що проходять через середини протилежних сторін. Є центр симетрії.
Група симетрії D6 містить 16 підгруп. Це 8 підгруп включно з ізоморфізмами: власне D6 , 2 діедричні (D3, D2), 4 циклічні (Z6, Z3, Z2, Z1), та тривіальна (e).
Ці типи симетрії у правильному шестикутнику можна побачити у вигляді 9 різних симетрій. Джон Конвей позначав їх за допомогою літери і порядку групи.[8]
Повна симетрія правильної форми — r12 і відсутність симетрії — a1.
p6, ізогональний шестикутник, побудований з трьома відзеркаленнями, для неправильних форм може чергувати довгі та короткі ребра.
d6, ізотоксальний шестикутник, побудований з рівними довжинами ребер, але вершини чергуються з двома різними внутрішніми кутами (для неправильних форм).
Ці дві форми є двоїстими одна до одної та мають половинний порядок симетрії правильного шестикутника.
Форми i4 являють собою правильні шестикутники, сплющені або витягнуті вздовж одного напрямку симетрії.
Його можна розглядати як подовжений ромб, тоді як d2 і p2 можна розглядати як горизонтально та вертикально подовжені дельтоїди. g2 шестикутники, протилежні сторони яких паралельні, також називають шестикутними паралелогонами.
Кожна підгрупа симетрії допускає один або більше ступенів вільності для неправильних форм. Лише підгрупа g6 не має ступенів вільності, але її можна розглядати як орієнтований граф. Шестикутники з симетрією g2, i4, та r12, як паралелогони можуть замоститиевклідову площину шляхом копіювання. Інші форми шестикутника замощуютьплощину в різних орієнтаціях.
Побудова правильного шестикутника з даним радіусом описаного кола
Будуємо коло вибраного радіуса та проводимо його діаметр.
З протилежних кінців цього діаметра описуємо дуги циркулем, розхил якого рівний радіусу кола.
Точки перетину цих дуг з колом, а також два кінці діаметра кола є вершинами правильного шестикутника.
Побудова правильного шестикутника за даною стороною
Дано відрізок АВ, що дорівнює стороні правильного шестикутника.
З кінців відрізка радіусом, рівним АВ проводимо дві дуги до їх перетину в точці М.
Із точки М цим же радіусом проводимо коло.
Починаючи з точки В радіусом АВ відмічаємо на цьому колі ще чотири вершини шуканого шестикутника.
Приблизна побудова "по клітинках"
Наближення до правильного шестикутника, яке часто є достатнім для практичних цілей, отримують, якщо шестикутник побудовано з приблизно рівносторонніх трикутників, які мають співвідношення висоти до основи 7:8 (7 одиниць довжини в висоту та 8 одиниць довжини основи). Кути цього трикутника майже дорівнюють 60о.
Це наближення застосовується, коли допускається похибка трохи менше 1%. Наприклад, при розмітці клумб, міських площ, ігрових полів та ін.
Точки Pi (x|y) пронумеровані нижче відповідно до цифр годинника, центр (0|0):
Координати вершин шестикутника в горизонтальному положенні:
Краще наближення можна отримати, замінивши числа 4, 7 і 8 у наведених вище координатах на 15, 26 і 30 відповідно. Інші можливі трійки: (56, 97, 112) або (209, 362, 418).
Фізичні методи
Правильний шестикутник можна скласти методами оригамі, використовуючи дві смуги паперу однакової ширини.[5]:стор.192
Зокрема, це справедливо для будь-якого правильного багатокутника з парною кількістю сторін, у цьому випадку всі паралелограми є ромбами.
Це розбиття правильного шестикутника базується на багатокутнику Петрі[en] проекції куба, з 3 із 6 квадратних граней.
Пов'язані многокутники
Правильний шестикутник має символ Шлефлі {6}. Правильний шестикутник є частиною правильного шестикутного паркету {6,3} з трьома шестикутними гранями навколо кожної вершини.
Правильний шестикутник також можна утворити, застосувавши операцію зрізання вершини до рівностороннього трикутника. Такий шестикутник має символ Шлефлі t{3}. Оскільки ця форма має два типи (кольорів) сторін, то її симетрія лише D3.
Правильний шестикутник можна розбити на шість рівносторонніх трикутників, з вершинами в центрі шестикутника. Цей візерунок повторюється в межах правильного трикутного паркету.
Серед правильних багатогранників Платона не існує таких, що мають шестикутні грані. Однак правильний шестикутник можна отримати як переріз правильних багатогранників площиною, або при їх ортогональних проєкціях.
Площина, що перетинає правильний багатогранник по шестикутному перерізу, проходить через центр багатогранника та середини його протилежних паралельних ребер, та розділяє його на дві рівні частини. Площина шестикутного перерізу в кубі та додекаедрі перпендикулярна до їх діагоналі.[10][11][12]:стор.836
Контур Франції нагадує правильний шестикутник, тому ця фігура — символ країни. Вислів «гексагон» у французькій мові широко вживається як перифраз назви «Франція». Форма шестикутника використовується також на французьких монетах євро. Щоправда, порівняння Франції з шестикутником відносно недавнє[13].
Гексагональні шахи — різновид гри в шахи на шестикутній дошці з шестикутними (гексагональними) полями.
Головне дзеркало космічного телескопа Джеймса Вебба складається з 18 шестикутників по 1,3 м кожен, які можна регулювати з високою точністю.
↑Gábor Fejes, Tóth; Kuperberg, Włodzimierz (2022), Four classic problems(PDF), Birkhäuser
↑Хадвигер, Гуго; Дебруннер, Ганс (H. Hadwiger, H. Debrunner). (1965), Комбинаторная геометрия плоскости. (Kombinatorische geometrie in der ebene) (ru Переклад з німецької) , «Наука»: Главная редакция физико-математической литературы
↑John H. Conway, Heidi Burgiel, Chaim Goodman-Strauss, (2008) The Symmetries of Things, ISBN 978-1-56881-220-5 (Chapter 20, Generalized Schaefli symbols, Types of symmetry of a polygon pp. 275—278)
↑Coxeter, Mathematical recreations and Essays, Thirteenth edition, p.141
↑,Steinhaus, H. Mathematical Snapshots, 3rd ed. New York: Dover, 1999. p. 170 ISBN 978-0486409146