柏拉图立体

✍ dations ◷ 2025-05-08 08:23:53 #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

  • 棉蚜绵蚜(学名:Aphis gossypii)为常蚜科蚜属下的一个种。
  • 桃源区桃源区(郡群布农语:Ngani)位于中华民国高雄市东北部,北临台湾省南投县信义乡,东邻台湾省台东县海端乡、花莲县卓溪乡,西邻那玛夏区、甲仙区、六龟区、台湾省嘉义县阿里山乡,南接茂
  • 史蒂芬斯-强森综合征史蒂芬斯-强森综合征(英语:Stevens-Johnson syndrome,缩写为 SJS),又称史提芬强生综合征、史帝文生氏-强生综合征、史帝文生-强生综合征,是"多型性红斑"(Erythema multiforme)的一
  • 语源语源学(英语:Etymology,希腊语:ετυμολογία),是一门研究字词来源的学科。英语的“Etymology”一词本身源于“希腊语:έτυμος”(真实)与“希腊语:λόγος”(字、理性或
  • 脊椎关节炎脊椎关节病变(英语:spondyloarthropathy,缩写为 SpA)泛指任何影响脊椎关节的关节病变,它是一大类疾病的集合总称,而非单一个特定疾病。脊椎病变则是脊椎骨本身的问题,两者并不相同
  • 荧蒽荧蒽(Fluoranthene),又名苯并苊,化学式C16H10,是一种多环芳香烃,其名称来源于在紫外光下会发出荧光(Fluorescence)。荧由萘与苯经五元环相连组成,这两个共轭体系是分离的,因而它在热力
  • 耶路撒冷综合症耶路撒冷综合征是一种由于访问耶路撒冷城而触发的精神现象,包括一些宗教主题的激烈的思想困扰、错觉或其他类似精神病的体验。它并不局限于某一种宗教或教派,犹太人和许多不同
  • 易捷航空易捷航空(英语:easyJet)是一间英国的航空公司,总部位于英国伦敦卢顿机场,营运超过600条的国内、国际航线航线,航点遍布32个国家,载客数首屈一指,是英国最大的航空公司,欧洲第二大低成
  • KTX-IIKTX-山川(朝鲜语:KTX-산천/KTX-山川 KTX-Sancheon */?)为大韩民国韩国铁道公社(KORAIL)开发的高速铁道车辆。形式编号为110000型。此条目将连同水西高速铁道拥有的衍生型(120000
  • 凋亡诱导因子凋亡诱导因子(英语:Apoptosis-inducing factor,简称为AIF)是一类进化保守的黄素蛋白。凋亡诱导因子涉及到非胱天蛋白酶依赖型细胞凋亡途径的引发,可以使得细胞的染色体凝聚及DNA