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阿基米德固体


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

阿基米德固体如上图所示。

阿基米德固体网

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v(v),边缘e(电子)、和面(f),以及n个-直角面f_n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(OEISA092536号),面数为8、14、14、16、26、32、32、38、62、62、92(OEISA092537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(OEISA092538号).

截断多维数据集截短二十面体截断四面体

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(小菱形十二面体小菱形八面体)可以是通过以下方式获得膨胀柏拉图式的固体和另外两种固体(伟大的菱形十二面体大菱形八面体)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扭棱十二面体,可以通过移动立方体十二面体向外,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

 (2pi-sigma)V=4pi,
(1)

哪里西格玛是顶点的面角和V(V)是顶点数(斯坦尼茨和拉德马赫1934,鲍尔和Coxeter 1987)。

让循环序列S=(p_1,p_2,…,p_q)表示周围面的度数顶点(即。,S公司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反射.沃尔什(1972)证明了S公司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)

1q> =3以及S公司至少为3,

2总和(i=1)^(q)1/(p_i)>=1/2q-1,在平面的情况下是相等的细分,

3.每奇数 S中的p,S公司包含子序列(b条,第页,b条).

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”表示棱镜反棱镜,“A”表示阿基米德实体,“T”表示平面细分。

S公司前景。固体Schläfli符号
(3, 3, 3)P(P)四面体{3,3}
(3, 4, 4)M(M)三角棱镜t吨{2,3}
(3, 6, 6)A类截断四面体t吨{3,3}
(3,8, 8)A类截断的立方体t吨{4,3}
(3, 10, 10)A类截断的十二面体t吨{5,3}
(3, 12, 12)镶嵌t吨{6,3}
(4, 4,n个)M(M)n个-直角的棱镜t吨{2,n}
(4,4, 4)P(P)立方体{4,3}
(4, 6, 6)A类截塔八面体t吨{3,4}
(4,6, 8)A类伟大的菱方八面体t吨{3; 4}
(4, 6, 10)A类伟大的菱形十二面体t吨{3; 5}
(4, 6, 12)细分t吨{3; 6}
(4, 8, 8)细分t吨{4,4}
(5, 5, 5)P(P)十二面体{5,3}
(5, 6, 6)A类截角二十面体t吨{3,5}
(6,6, 6)细分{6,3}
(3, 3, 3,n个)M(M)n个-直角的反棱镜{2;n}
(3,3, 3, 3)P(P)八面体{3,4}
(3、4、3、4)A类立方八面体{3; 4}
(3, 5, 3, 5)A类二十面体{3; 5}
(3, 6, 3, 6)细分{3; 6}
(3, 4, 4, 4)A类小的菱方八面体第页{3; 4}
(3, 4, 5, 4)A类小的菱形十二面体第页{3; 5}
(3, 4, 6, 4)细分第页{3; 6}
(4, 4, 4, 4)细分{4,4}
(3, 3, 3, 3, 3)P(P)二十面体{3,5}
(3, 3, 3, 3, 4)A类缓冲立方体{3; 4}
(3, 3, 3, 3, 5)A类扭棱十二面体{3; 5}
(3, 3, 3, 3, 6)细分{3; 6}
(3, 3, 3, 4, 4)细分--
(3, 3, 4, 3, 4)细分{4; 4}
(3,3, 3, 3, 3, 3)镶嵌{3,6}

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,截断四面体.

r日成为半径(inradius)对偶多面体(对应大气层内,它接触到了双面固体),rho=rho_d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),R(右)这个外半径(对应周界接触到的固体阿基米德实体的顶点),以及一周界大气层内彼此是双重的,他们服从关系

 Rr_d=ρ^2
(2)

(Cundy和Rollett 1989年,第144页后的表二)。此外,

R(右)=1/2(r_d+sqrt(r_d^2+a^2))
(3)
=平方(rho^2+1/4a^2)
(4)
r日=(ρ^2)/(平方(ρ2+1/4a^2))
(5)
=(R^2-1/4a^2)/R
(6)
ρ=1/2sqrt(2)sqrt(r_d^2+r_dsqrt(r_d^2+a^2))
(7)
=平方米(R^2-1/4a^2)。
(8)

下表给出了第页,ρ、和R(右)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扭棱十二面体.

n个固体第页ρR(右)
1立方八面体0.750.866031
2大菱形十二面体3.736653.769383.80239
3伟大的菱方八面体2.209742.263032.31761
4二十面体1.463531.538841.61803
5小菱形十二面体2.120992.176252.23295
6小的菱方八面体1.220261.306561.39897
7缓冲立方体1.157631.247191.34371
8扭棱十二面体2.039692.096882.15583
9截断立方体1.638281.707111.77882
10截断十二面体2.885262.927052.96945
11截断的二十面体2.377132.427052.47802
12截塔八面体1.423021.51.58114
13截断四面体0.959401.060661.17260

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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阿基米德固体

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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