13个阿基米德固体是 凸多面体 具有类似的非交叉安排 有规律的 凸面多边形壁面 两种或两种以上不同类型的排列 以同样的方式 顶点 所有方面 长度相同(克伦威尔1997年,第91-92页)。
阿基米德固体具有很高的对称性,因此不包括属于 二面体群 对称性 (例如,规则棱镜和反棱镜的两个无限族),以及 加长方形陀螺 (因为 该曲面的对称性破坏扭曲允许顶点“靠近赤道” 以及那些“极地地区”要加以区分; 克伦威尔1997年,第92页)。 阿基米德固体有时也被称为 半规则的 多面体 .
阿基米德固体如上图所示。
阿基米德固体网如上图所示。
下表列出了阿基米德固体的统一、Schläfli、Wythoff、Cundy和Rollett符号(Wenninger 1989,第9页)。
下表给出了顶点数 ,边缘 、和面 ,以及 -直角面 阿基米德固体。 排序的边数 是18、24、36、36、48、60、60、72、90、90、120、150、180(OEIS A092536号 ), 面数为8、14、14、16、26、32、32、38、62、62、92(OEIS A092537美元 ), 顶点数为12、12、24、24、二十四、二十四、三十、四十八、六十、六十、六十六、一百二十(OEIS A092538号 ).
13个阿基米德固体中的7个( 立方八面体 , 二十面体 , 截断的 立方体 , 截断十二面体 , 截断的 八面体 , 截角二十面体 、和 截断四面体 )可以通过以下方式获得 截断 的 柏拉图式的 固体 产生这七个阿基米德固体的三个截断级数为 如上图所示。
两个附加固体( 小菱形十二面体 和 小菱形八面体 )可以是 通过以下方式获得 膨胀 的 柏拉图式的 固体 和另外两种固体( 伟大的 菱形十二面体 和 大菱形八面体 ) 可以通过以下方式获得 膨胀 之前的一个 9阿基米德固体(Stott 1910;Ball and Coxeter 1987,第139-140页)。 它是 有时声明(例如,Wells 1991,第8页),这四种固体可以获得 通过截断其他固体。 这种困惑源于开普勒本人,他 使用了术语“截断二十面体”和“截断立方八面体” 对于 大菱形十二面体 和 大菱形八面体 分别是。 然而,仅截断不能产生这些固体,但必须结合起来 通过扭曲将生成的矩形变成正方形(Ball and Coxeter 1987, 第137-138页; 克伦威尔1997年,第81页)。
剩下的两个固体 缓冲立方体 和 扭棱十二面体 ,可以通过移动 立方体 和 十二面体 向外,同时给每个脸 扭转。 然后将生成的空间填充为 等边的 三角形 (威尔斯1991年,第8页)。
Pugh(1976年,第25页)指出阿基米德固体都能被一个正则项所限定 四面体 所以四个 他们的脸就躺在那张脸上 四面体 .
阿基米德固体满足
(1)
哪里 是顶点的面角和 是顶点数(斯坦尼茨和拉德马赫1934,鲍尔 和Coxeter 1987)。
让循环序列 表示周围面的度数 顶点(即。, 是围绕任何顶点的所有多边形的边数的列表)。 然后 阿基米德固体的定义要求序列必须与 每个顶点到 旋转 和 反射 . 沃尔什(1972)证明了 表示每个顶点周围面的度数 半正凸多面体的,或 细分 飞机的 若(iff)
1 以及 至少为3,
2 , 在平面的情况下是相等的 细分 , 和
3.每 奇数 , 包含子序列( , , ).
条件(1)简单地说,图形由两个或多个多边形组成,每个多边形至少有三条边。 条件(2)要求顶点的内角之和必须等于图形位于平面内的全旋转,小于实心图形凸起的全旋转。
枚举半正则多面体的常用方法是使用几类参数消除条件(1)和(2)的解,然后证明 剩下的解实际上是半正则的(开普勒1864,第116-126页;加泰罗尼亚语 1865年,第25-32页; 考克塞特1940年,第394页; 科克塞特 等。 1954; 线 1965年,第202-203页; 沃尔什1972)。 下表列出了所有可能的规则 和半正则多面体和镶嵌。 在表中,“P”表示 柏拉图式的 固体 ,“M”表示 棱镜 或 反棱镜 , “A”表示阿基米德实体,“T”表示平面细分。
前景。 固体 Schläfli符号 (3, 3, 3) P(P) 四面体 (3, 4, 4) M(M) 三角棱镜 t吨 (3, 6, 6) A类 截断四面体 t吨 (3, 8, 8) A类 截断的 立方体 t吨 (3, 10, 10) A类 截断的 十二面体 t吨 (3, 12, 12) 吨 镶嵌 t吨 (4, 4, ) M(M) -直角的 棱镜 t吨 (4, 4, 4) P(P) 立方体 (4, 6, 6) A类 截塔八面体 t吨 (4, 6, 8) A类 伟大的 菱方八面体 t吨 (4, 6, 10) A类 伟大的 菱形十二面体 t吨 (4, 6, 12) 吨 细分 t吨 (4, 8, 8) 吨 细分 t吨 (5, 5, 5) P(P) 十二面体 (5, 6, 6) A类 截角二十面体 t吨 (6, 6, 6) 吨 细分 (3, 3, 3, ) M(M) -直角的 反棱镜 秒 (3, 3, 3, 3) P(P) 八面体 (3、4、3、4) A类 立方八面体 (3, 5, 3, 5) A类 二十面体 (3, 6, 3, 6) 吨 细分 (3, 4, 4, 4) A类 小的 菱方八面体 第页 (3, 4, 5, 4) A类 小的 菱形十二面体 第页 (3, 4, 6, 4) 吨 细分 第页 (4, 4, 4, 4) 吨 细分 (3, 3, 3, 3, 3) P(P) 二十面体 (3, 3, 3, 3, 4) A类 缓冲立方体 秒 (3, 3, 3, 3, 5) A类 扭棱十二面体 秒 (3, 3, 3, 3, 6) 吨 细分 秒 (3, 3, 3, 4, 4) 吨 细分 -- (3, 3, 4, 3, 4) 吨 细分 秒 (3, 3, 3, 3, 3, 3) 吨 镶嵌
如上表所示,阿基米德固体正好有13个(Walsh 1972,Ball and Coxeter 1987)。 它们被称为 立方八面体 , 大菱形十二面体 , 大菱形八面体 , 二十面体 , 小菱形十二面体 , 小菱形八面体 , 冷落,怠慢 立方体 , 扭棱十二面体 , 截断的 立方体 , 截断十二面体 , 截断的 二十面体 (足球), 截塔八面体 , 和 截断四面体 .
让 成为 半径(inradius) 对偶多面体(对应 到 大气层内 ,它接触到了双面 固体), 成为 中半径 多面体及其对偶 (对应于 中层 ,它触及 多面体及其对偶体的边缘), 这个 外半径 (对应 到 周界 接触到的固体 阿基米德实体的顶点),以及 自 周界 和 大气层内 彼此是双重的,他们服从关系
(2)
(Cundy和Rollett 1989年,第144页后的表二)。 此外,
下表给出了 , 、和 对于阿基米德固体 多面体 边缘 单位长度的 等。 1954; Cundy和Rollett 1989,表 第144页之后)。 Hume(1986)给出了 二面体的 角度 阿基米德固体的精确表达式。
*复杂的解析表达式 周长 这些固体的数量在 缓冲立方体 和 扭棱十二面体 .
阿基米德固体及其 双重的 都是 典型多面体 .自阿基米德以来 固体是凸的 凸面船体 每个阿基米德 固体就是固体本身。
另请参见 阿基米德对偶 , 阿基米德固体恒星 , 加泰罗尼亚固体 , 德尔塔赫德龙 , 等面体 , 詹森·索里德 , 开普勒-蓬索多面体 , 柏拉图式的 固体 , 准正多面体 , 半正则多面体 , 制服 多面体 , 均匀细分(Uniform Tessellation)
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引用如下:
埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。 “阿基米德固体。” 发件人 数学世界 --Wolfram Web资源。 https://mathworld.wolfram.com/ArchimedeanSolid.html
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