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截半立方體

幾何學中,截半立方體是一種十四面體,由八個三角形與六個正方形組成,具有14個、12個頂點以及24條邊。是一種阿基米德立體[1],屬於半正多面體擬正多面體。其對偶多面體菱形十二面體

截半立方體

(按這裡觀看旋轉模型)
類別半正多面體
對偶多面體菱形十二面體
識別
名稱截半立方體
參考索引U07, C19, W11
鮑爾斯縮寫
verse-and-dimensions的wikiaBowers acronym
co
數學表示法
考克斯特符號
英语Coxeter-Dynkin diagram

施萊夫利符號t1{4,3}
t0,2{3,3}
r{4,3}
rr{3,3}
威佐夫符號
英语Wythoff symbol
2 | 3 4
3 3 | 2
康威表示法aC
aaT
性質
14
24
頂點12
歐拉特徵數F=14, E=24, V=12 (χ=2)
組成與佈局
面的種類正三角形
正方形
面的佈局
英语Face configuration
8個{3}
6個{4}
頂點圖3.4.3.4
對稱性
對稱群Oh
and Th
特性
quasiregular
圖像

性質 编辑

截半立方體具有十二個結構相等的頂點,皆為兩個三角形與兩個正方形的公共頂點、24個結構相等的,相鄰面皆為三角形與正方形,兩面角反正割根號三[2],約125.26,因此同時具有點可遞和邊可遞的性質,因此是一種均勻多面體半正多面體擬正多面體,並且為阿基米德發現的13種半正多面體之一,因此也屬於阿基米德立體。此外,由於截半立方體可以視為立方體和其對偶多面體正八面體中三角形與正方形的組合,因此又是一種立方體和其對偶多面體正八面體的立體混合物。

 
截半立方體形成的四個正六邊形,以顏色分隔

截半立方體立方體透過截半變換構造而成的多面體,簡而言之是用立方體由一條棱斬到另一條棱的中點(即斬去立方體的頂點)而成。因此其正方形面的數目和立方體的面都為6,其三角形面數目和立方體的頂點數目都為8,共有面14個。因為同樣種類的正多邊形面棱不相交,故可以計算其邊數乘以面的數目來得其棱的數目:3×8=4×6=24。

截半立方體立方體透過截半變換構造而成的多面體,也可以由對偶——正八面體透過截半變換構成[3],因此也稱為截半八面體

截半立方體每六條棱可以成為一個正六邊形,共有四個獨立的六邊形。

座標 编辑

一個邊長2的平方根的截半立方體,其頂點座標位於(0, ±1, ±1)、(±1, 0, ±1)、(±1, ±1, 0)[4]的全排列。

體積與表面積 编辑

表面積 ,體積 ,其中 是該截半立方體的邊長[2]

表面積 =  
體積 =  

作法 编辑

截半立方體的作法有兩種,一種由立方體出發,另外一種由正八面體出發,同樣都是透過截半變換來構造。從立方體出發的方法為:將立方體的八個頂點切到一半就可以得到一個截半立方體,而從正八面體出發的作法一樣是將頂點切到一半:將正八面體的六個頂點切到一半就可以得到一個截半立方體。

截半立方體的康威多面體記號為aC或aO,由於截半變換的性質,對偶後結伴得到相同結果,即 a = ad ,因此可以得到 aC (截半立方體) = adC = a(dC) = aO (截半八面體)。

另外也可以由編號3的詹森多面體,J3——三角帳塔組成,兩個相反並交錯堆疊,稱為異相雙三角帳塔,而另外一種叫做同相雙三角帳塔,也是一種詹森多面體,編號J27

   

其他名稱 编辑

  • 平行十四面體(英語:Heptaparallelohedron),在英語中,Heptaparallelohedron指的是有七組平行面的多面體,Hepta-代表,Parallelo-代表平行,類似的命名方式例如Parallelogram,指平行四邊形。Heptaparallelohedron一詞巴克敏斯特·富勒首次使用代表截半立方體
  • 在Oh對稱性中,可以稱為截半立方體截半八面體諾曼·約翰遜英语Norman_Johnson_(mathematician))。
  • 在Td對稱性中,可以稱為小斜方截半英语Cantellation (geometry)四面體
  • 在D3d對稱性中,可以稱為異相雙三角帳塔

正交投影 编辑

截半立方體的正交投影
正方形
正三角形
頂點 歪斜
           
[4] [6] [2] [2]
菱形十二面體為截半立方體的對偶
           

球面鑲嵌 编辑

   
正方形為中心
 
正三角形為中心
平行投影 施莱格尔投影英语Schlegel diagram

相關多面體及鑲嵌 编辑

正四面体家族半正多面体
对称性: [3,3], (*332) [3,3]+, (332)
                                               
               
{3,3} t0,1{3,3} t1{3,3} t1,2{3,3} t2{3,3} t0,2{3,3} t0,1,2{3,3} s{3,3}
半正多面体对偶
                                               
               
V3.3.3 V3.6.6 V3.3.3.3 V3.6.6 V3.3.3 V3.4.3.4 V4.6.6 V3.3.3.3.3

也可以由倒角立方体經過特殊的切割方式而得。在切割成截半立方體之前可以得到一些不同的多面體,例如:

(可能的來源) 倒角立方體
(截邊立方體)
截角倒角立方體
(截邊截角立方體)
截半倒角立方體
(截邊截半立方體)
截半立方體
圖像  
菱形十二面體
 
倒角立方體
 
小斜方截半立方体
 
大斜方截半立方体
 
截半立方體
考克斯特符號英语Coxeter–Dynkin diagram                        
對偶多面體
對偶  
截半立方體
 
四角化截半立方體
 
鳶形二十四面體
 
四角化菱形十二面體
 
菱形十二面體
考克斯特符號英语Coxeter–Dynkin diagram                        
半正正八面体家族多面体
对称性: [4,3], (*432) [4,3]+, (432) [1+,4,3], (*332) [4,3+], (3*2)
                                                           
                   
{4,3} t0,1{4,3} t1{4,3} t1,2{4,3} {3,4} t0,2{4,3} t0,1,2{4,3} s{4,3} h{4,3} h1,2{4,3}
半正多面体的对偶
                                                           
                   
V4.4.4 V3.8.8 V3.4.3.4 V4.6.6 V3.3.3.3 V3.4.4.4 V4.6.8 V3.3.3.3.4 V3.3.3 V3.3.3.3.3


截半立方體圖 编辑

截半立方體圖
 
四階對稱性
顶点12
24
自同构群48
属性Quartic graph, Hamiltonian, regular

在圖論的數學領域中,與截半立方體相關的圖為截半立方體圖,是截半立方體之邊與頂點的圖英语1-skeleton,是一種阿基米德圖英语Archimedean graph。其共有12個頂點和24條稜,且是四次英语quartic graph阿基米德圖英语Archimedean graph[8]

正交投影
 
六階對稱性

其他領域 编辑

 
截半立方體是甲烷水合物的一種形式
甲烷被排列成截半立方體的冰分子包住

參見 编辑

參考文獻 编辑

  1. ^ Cromwell, P. Polyhedra, CUP hbk (1997), pbk. (1999). Ch.2 p.79-86 Archimedean solids
  2. ^ 2.0 2.1 Weisstein, Eric W. (编), Cuboctahedron, (Archimedean solid), at MathWorld--A Wolfram Web Resource,Wolfram Research, Inc. (英语) 
  3. ^ Ghyka, Matila. The geometry of art and life. [Nachdr.] New York: Dover Publications. 1977: 51–56, 81–84. ISBN 9780486235424. 
  4. ^ Weisstein, Eric W. Cuboctahedron. CRC Concise Encyclopedia of Mathematics. 2nd. Hoboken: CRC Press: 620–621. 2002. ISBN 9781420035223. 
  5. ^ 珍.E.霍夫特(Jane E. Hoffelt). 我們住在同一個世界. 大穎【生活學習】. 胡洲賢 譯. 大穎. 2009. ISBN 9789866407758.  我們住在同一個世界(培養孩子包容的世界觀)~獲第32次中小學生優良課外讀物推介 互联网档案馆的,存档日期2016-02-04. 戴美心地圖 [2016-1-27]
  6. ^ 一般性地圖資料代碼 (页面存档备份,存于互联网档案馆國家圖書館編目 第四頁 dg = 戴美克森氏投影 (dimaxion) 2001年10月
  7. ^ Vector Equilibrium: R. Buckminster Fuller. [2016-01-27]. (原始内容于2016-03-08). 
  8. ^ Read, R. C.; Wilson, R. J., An Atlas of Graphs, Oxford University Press: 269, 1998 
  • Richter, David A., , [2016-01-27], (原始内容存档于2016-03-03) 
  • Williams, Robert. The Geometrical Foundation of Natural Structure: A Source Book of Design. Dover Publications, Inc. 1979. ISBN 0-486-23729-X.  (Section 3-9)

外部連結 编辑

  • 埃里克·韦斯坦因, 截半立方體 (參閱阿基米德立體) 於MathWorld(英文)
  • The Uniform Polyhedra (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Virtual Reality Polyhedra (页面存档备份,存于互联网档案馆) The Encyclopedia of Polyhedra
  • Klitzing, Richard. 3D convex uniform polyhedra o3x4o - co. bendwavy.org. 
  • Editable printable net of a Cuboctahedron with interactive 3D view (页面存档备份,存于互联网档案馆

截半立方體, 在幾何學中, 是一種十四面體, 由八個三角形與六個正方形組成, 具有14個面, 12個頂點以及24條邊, 是一種阿基米德立體, 屬於半正多面體和擬正多面體, 其對偶多面體為菱形十二面體, 按這裡觀看旋轉模型, 類別半正多面體對偶多面體菱形十二面體識別名稱參考索引u07, w11鮑爾斯縮寫, verse, dimensions的wikia, bowers, acronym, co數學表示法考克斯特符號, 英语, coxeter, dynkin, diagram, 施萊夫利符號t1, 威佐夫符號, 英语,. 在幾何學中 截半立方體是一種十四面體 由八個三角形與六個正方形組成 具有14個面 12個頂點以及24條邊 是一種阿基米德立體 1 屬於半正多面體和擬正多面體 其對偶多面體為菱形十二面體 截半立方體 按這裡觀看旋轉模型 類別半正多面體對偶多面體菱形十二面體識別名稱截半立方體參考索引U07 C19 W11鮑爾斯縮寫 verse and dimensions的wikia Bowers acronym co數學表示法考克斯特符號 英语 Coxeter Dynkin diagram 施萊夫利符號t1 4 3 t0 2 3 3 r 4 3 rr 3 3 威佐夫符號 英语 Wythoff symbol 2 3 43 3 2康威表示法aCaaT性質面14邊24頂點12歐拉特徵數F 14 E 24 V 12 x 2 組成與佈局面的種類正三角形正方形面的佈局 英语 Face configuration 8個 3 6個 4 頂點圖3 4 3 4對稱性對稱群Oh群and Th特性quasiregular圖像3 4 3 4 頂點圖 菱形十二面體 對偶多面體 展開圖 查论编 目录 1 性質 1 1 座標 1 2 體積與表面積 2 作法 3 其他名稱 4 正交投影 5 球面鑲嵌 6 相關多面體及鑲嵌 7 截半立方體圖 8 其他領域 9 參見 10 參考文獻 11 外部連結性質 编辑截半立方體具有十二個結構相等的頂點 皆為兩個三角形與兩個正方形的公共頂點 24個結構相等的稜 相鄰面皆為三角形與正方形 兩面角為反正割負根號三 2 約125 26度 因此同時具有點可遞和邊可遞的性質 因此是一種均勻多面體 半正多面體和擬正多面體 並且為阿基米德發現的13種半正多面體之一 因此也屬於阿基米德立體 此外 由於截半立方體可以視為立方體和其對偶多面體正八面體中三角形與正方形的組合 因此又是一種立方體和其對偶多面體正八面體的立體混合物 nbsp 截半立方體形成的四個正六邊形 以顏色分隔截半立方體是立方體透過截半變換構造而成的多面體 簡而言之是用立方體由一條棱斬到另一條棱的中點 即斬去立方體的頂點 而成 因此其正方形面的數目和立方體的面都為6 其三角形面數目和立方體的頂點數目都為8 共有面14個 因為同樣種類的正多邊形面棱不相交 故可以計算其邊數乘以面的數目來得其棱的數目 3 8 4 6 24 截半立方體是立方體透過截半變換構造而成的多面體 也可以由對偶 正八面體透過截半變換構成 3 因此也稱為截半八面體 截半立方體每六條棱可以成為一個正六邊形 共有四個獨立的六邊形 座標 编辑 一個邊長為2的平方根的截半立方體 其頂點座標位於 0 1 1 1 0 1 1 1 0 4 的全排列 體積與表面積 编辑 表面積 6 2 3 a 2 displaystyle 6 2 sqrt 3 a 2 nbsp 體積5 3 2 a 3 displaystyle 5 over 3 sqrt 2 a 3 nbsp 其中a displaystyle a nbsp 是該截半立方體的邊長 2 表面積 6 2 3 a 2 9 4641 a 2 displaystyle 6 2 sqrt 3 a 2 approx 9 4641 a 2 nbsp 體積 5 3 2 a 3 2 3570 a 3 displaystyle 5 over 3 sqrt 2 a 3 approx 2 3570 a 3 nbsp 作法 编辑截半立方體的作法有兩種 一種由立方體出發 另外一種由正八面體出發 同樣都是透過截半變換來構造 從立方體出發的方法為 將立方體的八個頂點切到一半就可以得到一個截半立方體 而從正八面體出發的作法一樣是將頂點切到一半 將正八面體的六個頂點切到一半就可以得到一個截半立方體 截半立方體的康威多面體記號為aC或aO 由於截半變換的性質 對偶後結伴得到相同結果 即 a ad 因此可以得到 aC 截半立方體 adC a dC aO 截半八面體 另外也可以由編號3的詹森多面體 J3 三角帳塔組成 兩個相反並交錯堆疊 稱為異相雙三角帳塔 而另外一種叫做同相雙三角帳塔 也是一種詹森多面體 編號J27 nbsp nbsp nbsp 其他名稱 编辑平行十四面體 英語 Heptaparallelohedron 在英語中 Heptaparallelohedron指的是有七組平行面的多面體 Hepta 代表七 Parallelo 代表平行 類似的命名方式例如Parallelogram 指平行四邊形 Heptaparallelohedron一詞巴克敏斯特 富勒首次使用代表截半立方體 富勒將 戴美心 英语 Dymaxion 5 一詞 應用於這種形狀 並用在早期的戴美克森氏地圖投影 6 中 他也把它稱為 向量平衡組 7 在Oh對稱性中 可以稱為截半立方體或截半八面體 諾曼 約翰遜 英语 Norman Johnson mathematician 在Td對稱性中 可以稱為小斜方截半 英语 Cantellation geometry 四面體 在D3d對稱性中 可以稱為異相雙三角帳塔 正交投影 编辑截半立方體的正交投影 正方形面 正三角形面 頂點 邊 歪斜 nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp 4 6 2 2 菱形十二面體為截半立方體的對偶 nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp 球面鑲嵌 编辑 nbsp nbsp 以正方形為中心 nbsp 以正三角形為中心平行投影 施莱格尔投影 英语 Schlegel diagram 相關多面體及鑲嵌 编辑正四面体家族半正多面体 对称性 3 3 332 3 3 332 nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp 3 3 t0 1 3 3 t1 3 3 t1 2 3 3 t2 3 3 t0 2 3 3 t0 1 2 3 3 s 3 3 半正多面体对偶 nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp V3 3 3 V3 6 6 V3 3 3 3 V3 6 6 V3 3 3 V3 4 3 4 V4 6 6 V3 3 3 3 3也可以由倒角立方体經過特殊的切割方式而得 在切割成截半立方體之前可以得到一些不同的多面體 例如 可能的來源 倒角立方體 截邊立方體 截角倒角立方體 截邊截角立方體 截半倒角立方體 截邊截半立方體 截半立方體圖像 nbsp 菱形十二面體 nbsp 倒角立方體 nbsp 小斜方截半立方体 nbsp 大斜方截半立方体 nbsp 截半立方體考克斯特符號 英语 Coxeter Dynkin diagram nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp 對偶多面體對偶 nbsp 截半立方體 nbsp 四角化截半立方體 nbsp 鳶形二十四面體 nbsp 四角化菱形十二面體 nbsp 菱形十二面體考克斯特符號 英语 Coxeter Dynkin diagram nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp 半正正八面体家族多面体 对称性 4 3 432 4 3 432 1 4 3 332 4 3 3 2 nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp 4 3 t0 1 4 3 t1 4 3 t1 2 4 3 3 4 t0 2 4 3 t0 1 2 4 3 s 4 3 h 4 3 h1 2 4 3 半正多面体的对偶 nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp nbsp V4 4 4 V3 8 8 V3 4 3 4 V4 6 6 V3 3 3 3 V3 4 4 4 V4 6 8 V3 3 3 3 4 V3 3 3 V3 3 3 3 3截半立方體圖 编辑截半立方體圖 nbsp 四階對稱性顶点12边24自同构群48属性Quartic graph Hamiltonian regular查论编在圖論的數學領域中 與截半立方體相關的圖為截半立方體圖 是截半立方體之邊與頂點的圖 英语 1 skeleton 是一種阿基米德圖 英语 Archimedean graph 其共有12個頂點和24條稜 且是四次 英语 quartic graph 的阿基米德圖 英语 Archimedean graph 8 正交投影 nbsp 六階對稱性其他領域 编辑 nbsp 截半立方體是甲烷水合物的一種形式即甲烷被排列成截半立方體的冰分子包住參見 编辑截半二十面体 小斜方截半立方体 大斜方截半立方体 截角的截半立方體 參考文獻 编辑 Cromwell P Polyhedra CUP hbk 1997 pbk 1999 Ch 2 p 79 86 Archimedean solids 2 0 2 1 Weisstein Eric W 编 Cuboctahedron Archimedean solid at MathWorld A Wolfram Web Resource Wolfram Research Inc 英语 Ghyka Matila The geometry of art and life Nachdr New York Dover Publications 1977 51 56 81 84 ISBN 9780486235424 Weisstein Eric W Cuboctahedron CRC Concise Encyclopedia of Mathematics 2nd Hoboken CRC Press 620 621 2002 ISBN 9781420035223 珍 E 霍夫特 Jane E Hoffelt 我們住在同一個世界 大穎 生活學習 胡洲賢 譯 大穎 2009 ISBN 9789866407758 我們住在同一個世界 培養孩子包容的世界觀 獲第32次中小學生優良課外讀物推介 互联网档案馆的存檔 存档日期2016 02 04 戴美心地圖 2016 1 27 一般性地圖資料代碼 页面存档备份 存于互联网档案馆 國家圖書館編目 第四頁 dg 戴美克森氏投影 dimaxion 2001年10月 Vector Equilibrium R Buckminster Fuller 2016 01 27 原始内容存档于2016 03 08 Read R C Wilson R J An Atlas of Graphs Oxford University Press 269 1998 Richter David A Two Models of the Real Projective Plane 2016 01 27 原始内容存档于2016 03 03 Williams Robert The Geometrical Foundation of Natural Structure A Source Book of Design Dover Publications Inc 1979 ISBN 0 486 23729 X Section 3 9 外部連結 编辑埃里克 韦斯坦因 截半立方體 參閱阿基米德立體 於MathWorld 英文 The Uniform Polyhedra 页面存档备份 存于互联网档案馆 Virtual Reality Polyhedra 页面存档备份 存于互联网档案馆 The Encyclopedia of Polyhedra Klitzing Richard 3D convex uniform polyhedra o3x4o co bendwavy org Editable printable net of a Cuboctahedron with interactive 3D view 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 截半立方體 amp oldid 79897619, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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