半正多面体
阿基米德多面体
半正多面体(semiregular solid) 亦称“阿基米德体”、“阿基米德多面体”,是由边数不全相同的正多边形为面的多面体。如将正方体沿交于一顶点的三条棱的中点截去一个三棱锥,如此共可截去八个三棱锥,得到一个有十四个面的半正多面体,它们的边都相等,其中八个为正三角形,六个为正方形,称这样的半正多面体为二十四等边体。类似地,若以正方体的各个顶角为圆心,以面之对角线之半为半径作弧截各边,每边得两交点。依交点于面上作与边平行的纵横呈井字形线,共有二十四个交点,即得四十八等边体之角顶,依各角顶削原体,即成四十八等边体,设原正方体棱长为a,则四十八等边体的棱长为a(√2-1)。
定义
多面体的多面角都合同,当这些多面角由两种(及)以上正多边形构成,则多面体称为半正多面体。例如把正四面体一条棱各三等分,沿三等分点从原体割去四个小正四面体,余下的多面体就成为半正多面体,它的多面角都合同,这些多面角都由1个正三角形,2个正六边形构成。这一半正多面体我们记为3·62。
阿基米德发现了全部13个可能的所谓半正多面体。正多面体的面都是同一类型的正多边形,而半正多面体是一个凸多面体,它的面也是正多边形,但并非全都是同一种类型。例如,如果我们从一个立方体a的8个角上各切掉一个边长为的四面体,结果得到的图形就是一个半正多面体,或称阿基米德多面体,其表面由8个等边三角形和6个正八边形构成。
种类
命题半正多面体(表1)有13种:
我们用表示每一多面角由r个正m边形,s个正n边形,t个正p边形构成的半正多面体。
命题 半正多面体只有13种。
证明我们记每一多面角顶点围绕s个正多边形,其中s1个正r1边形,s2个正r2边形,......sn个正rn边形,s=s1+s2+...+sn,又设此半正多面体中共有个正r1边形,个正r2边形,....,个正rn边形,则
把(i)~ (iii)代人Euler示性数公式v+f=e+2,并进行整理,得到半正多面体的特征方程:
性质
半正多面体有以下性质:
性质1,这是显然的。
性质2中至少有一个应小于6。
证明 反证法。如果所有,那么特征方程将是:
故v<0,引起矛盾。
性质3s<6。
证明直接从特征方程计算,由性质1得
解得s<6。
综合性质1和性质3,我们有
(更加细致的讨论请参考相应书籍)。
参考资料
最新修订时间:2022-08-26 11:29
目录
概述
定义
种类
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