柏拉图立体

✍ dations ◷ 2025-11-30 23:28:14 #几何术语,多面体,多面体类型,柏拉图立体

在几何学中,凸正多面体,又称为柏拉图立体,是指各面都是全等的正多边形且每一个顶点所接的面数都是一样的凸多面体,是一种三维的正几何形状,符合这种特性的立体总共只有5种。在汉语文化中,正多面体通常是指只有5种的凸正多面体,然而在只讨论每面全等、每个个角等角且每条边等长的情况下,亦有其他多种几何结构存在,也称为正多面体。

正多面体的别称柏拉图立体是因柏拉图而命名的。柏拉图的朋友泰阿泰德告诉柏拉图这些立体,柏拉图便将这些立体写在《蒂迈欧篇》(Timaeus) 内。正多面体的作法收录《几何原本》的第13卷。在命题13描述正四面体的作法;命题14为正八面体作法;命题15为立方体作法;命题16则是正二十面体作法;命题17则是正十二面体作法。

判断正多面体的依据有三条

这三个条件都必须同时满足,否则就不是正多面体,比如五角十二面体,虽然和正十二面体一样是由十二个五角形围成的,但是由于它的各个顶角并不等价因此不是正多面体。

正多面体具有很高的对称形,每个正多面体是相似多面体所属点群中对称性最高的,对正多面体加以变化就会导致对称性下降,如正十二面体属于Ih点群,当它变化为五角十二面体的时候对称性也随之下降为Td群。

凸正多面体共有五个,均由古希腊人发现:(表中a为正多面体的边长)

体积: 1 12 2 a 3 {\displaystyle {1 \over 12}{\sqrt {2}}a^{3}} 、棱数 和面数 的性质都可以由每个面上的边(棱)的数目 和每个顶点出发的棱的数目 给出。由于每条棱有两个顶点又在两个面上,我们有

另一个关系是欧拉公式:

(这个不显然的事实可以通过多种途径证明。在几何拓扑中,这是因为球面的欧拉示性数是 2。)上面三个等式可以解出 , 和 :

注意交换 和 会交换 和 但 不变。

正多面体只有五种这个定理是一个经典结果。下面给出了两个证明。注意这两个证明都只证明了正多面体至多有五种,这五种的存在性需要靠构造给出。

下面的几何讨论和欧几里得在几何原本中给出的证明非常相似:

纯粹的拓扑证明可以只利用正多面体的性质.关键在于 V E + F = 2 {\displaystyle V-E+F=2} 和 必须大于等于 3,我们可以容易地找到所有五组 (, ):

相关

  • L型细菌L型细菌系一类在突变后细胞壁缺损的细菌,能在固体培养基上形成煎蛋形的小菌落。L型细菌必须生活在高渗透压的环境中,否则就会裂解死亡。其细胞膨大,对渗透压十分敏感。其之所以
  • 四人四人性行为(英语:foursome)是指四个人组成的群交。“交换配偶”又称作“换妻”。换妻涉及两对夫妇,已婚异性恋,其中每组互换妻子并和其他男性性交,通常是没有性接触的两个妻子或两
  • HOsub2/sub超氧化氢自由基,也称作氧化羟基自由基或超氧酸,是由超氧离子质子化得到的,化学式为HO2。超氧化氢可以通过向超氧离子转移一个质子来制备。超氧离子(O2−)和超氧化氢自由基在水溶
  • 湿润大陆性气候温带大陆性湿润气候,又称湿润大陆性气候,是一种气候类型,温度变化较大。夏季炎热、冬季寒冷。本气候的降水分布较为均匀。温带阔叶林大牧场放牧业、商品谷物农业等
  • 性网络实证主义 · 反实证主义(英语:Antipositivism) 结构主义 · 冲突理论 中层理论 · 形式理论 批判理论人口 · 团体 · 组织(英语:Organizational theory) · 社会化 社会性
  • 红茶藨子红加仑(学名:Ribes rubrum),又称红醋栗、红茶藨子,是醋栗科的小型灌木,原产于法国至波兰之间,现因人工栽植遍布全欧洲。其成熟果实为红色或白色透亮之小浆果,内富含维生素C、花青素
  • 宽叶车前大车前草(学名:Plantago major)又名宽叶车前,是车前科车前属的一种植物。这种植物原产于亚洲北部和欧洲,但现已遍布全球。它在殖民时期被无意中带到美洲。这种植物能够在紧致的土
  • 勃起障碍勃起功能障碍(Erectile dysfunction,缩写:ED),为男性性功能障碍的一种,其特征在于阴茎在性行为期间无法勃起或维持勃起:538-39。勃起功能障碍可能会产生心理上的后果,因为它与关系
  • 台北植物园腊叶馆坐标:25°01′55″N 121°30′32″E / 25.031806°N 121.508867°E / 25.031806; 121.508867台北植物园腊叶馆于1924年兴建,原为台湾总督府“中央研究所林业部腊叶馆”。日治
  • 能登半岛沿海不明船事件日本美国能登半岛沿海不明船事件(日语:能登半島沖不審船事件),是发生于1999年3月23日至3月24日凌晨的冲突事件,北朝鲜所派遣的可疑船只进入日本领海,接着日方进行一连串的驱赶行动