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菱形六十面體

幾何學中,菱形六十面體是一種星形菱形三十面體,由赫爾穆特·溫克爾巴赫(Helmut Unkelbach)於1940年發現[1],因此又稱為溫克爾巴赫六十面體(Unkelbach's hexecontahedron)[2]。這個星形多面體由60個黃金菱形以非凸的方式依照二十面體對稱性構成,共有60個面、120條稜和62個頂點。[3]此外,Al6Li3Cu之準晶體聚集體的核在緩慢結晶的情況下會形成菱形六十面體的形狀[4]

菱形六十面體
類別星形菱形三十面體
性質
60
120
頂點62
歐拉特徵數F=60, E=120, V=62 (χ=2)
組成與佈局
面的種類
黃金菱形
對稱性
對稱群Ih, [5,3], (*532)
旋轉對稱群
英語Rotation_groups
Ih, [5,3], (*532)
特性
環帶
圖像

菱形六十面體與鳶形六十面體拓樸同構,其差異在於菱形六十面體面是菱形,而鳶形六十面體的面是鳶形

歷史

菱形六十面體這種幾何結構最早由赫爾穆特·溫克爾巴赫(Helmut Unkelbach)於1940年發現,並做出了觀察及描繪。然而關於與這種形狀相似的分析與討論可能早在1619年就已經出現了[5]。1619年克普勒在其撰寫的書Harmonies of the World中對菱形三十面體進行了分析與討論[6][7],其中探討到了部分變體與菱形六十面體類似[5]。1984年D. Shechtman等人發現了一種五重對稱性的準晶體結構 [8],被認為與菱形六十面體十分接近[9][10],1986年這項發現被Guyot發表在《自然》[4]

性質

在不考慮面自相交的情況下,這種立體是一種六十面體[11],共有60個面、120條稜和62個頂點。[3]。然而若作為菱形三十面體的星形化體,則其是由30個自相交的多邊形構成。這種結構可以透過直接將菱形三十面體的面延伸來構成,如動畫所示。[3]

 
菱形六十面體的面
 
作為菱形三十面體的星形化體時的面。其中虛線以及淺色的部分為隱沒於立體的部分。

結構

 
菱形六十面體可透過將延伸菱形三十面體的面來構成。其中,棕色的部分為原始的菱形三十面體;綠色的部分為延伸時產生的部分
 

菱形六十面體可以被從幾何中心分割成20個銳角黃金菱形六面體[5]

 

菱形六十面體可透過將菱形三十面體每個面的菱形長邊的那一側延長其邊並於兩側形成新的菱形,且令延長比例為黃金比例來構造。[3]

體積與表面積

由於菱形六十面體可以分割成20全等的菱形六面體[5],因此其體積可以透過菱形六面體來計算,表面積亦同:

 
 

其中 為菱形六十面體的邊長。

作為星形多面體

菱形六十面體可以看作是一種菱形三十面體的星形多面體[3]

星狀圖英语Stellation diagram 星形 星狀核 凸包
     
菱形三十面體
 
正十二面體

流行文化

外部圖片链接
  . [2020-08-24]. (原始内容存档于2021-01-29). 

菱形六十面體是Wolfram Alpha标志上所呈現的形狀[i],在沃尔夫勒姆研究公司中被稱為「spikey」[ii]

在巴西的文化中,有一種有色織物和紙板製成的菱形六十面體狀手工藝品,稱為幸福之心(happiness stars,或稱giramundos,葡萄牙語world turners)。這種手工藝品一般由母親縫製並作為送給女兒的結婚禮物。直到20世紀上半葉,巴西農村學校仍在教授手工藝的技術。然而由於近年來都市化的關係,這種習俗與工藝逐漸失傳[12]

相關多面體

大菱形三十面體具有與菱形六十面體將近的外觀。大菱形三十面體外觀看起來比菱形六十面體的凹陷處多了一塊星狀結構[5]。而大菱形三十面體是由30個較大的菱形互相相交構成[13]

  

參見

參考文獻

  1. ^ Unkelbach, Helmut. "Die kantensymmetrischen, gleichkantigen Polyeder.". Deutsche Math. 1940, 5: 306–316. 
  2. ^ Branko Grünbaum. The Bilinski dodecahedron, and assorted parallelohedra, zonohedra, monohedra, isozonohedra and otherhedra. (PDF). lib.washington.edu. [2020-08-20]. (原始内容 (PDF)于2016-03-04). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Kabai, Sándor. "Mathematical Graphics I: Lessons in Computer Graphics Using Mathematica.". Püspökladány, Hungary: Uniconstant. 2002: pp. 171, 179, 181. 
  4. ^ 4.0 4.1 Guyot, P. News on five-fold symmetry. Nature (Nature Publishing Group). 1987, 326 (6114): pp.640–641. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Kabai, Sándor,. Inside and Outside the Rhombic Hexecontahedron (PDF). Proceedings of Bridges 2011. 2011: 387––394 [2020-08-20]. (原始内容 (PDF)于2020-08-24). 
  6. ^ Johannes Kepler. Harmonices Mundi. Linz. 1619. 
  7. ^ George W. Hart. The Intersection of the Five Cubes. Virtual Polyhedra. 1996 [2020-08-20]. (原始内容于2019-12-30). 
  8. ^ Shechtman, D.; Blech, I.; Gratias, D.; Cahn, J. Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry. Physical Review Letters. 1984, 53 (20): 1951–1953. Bibcode:1984PhRvL..53.1951S. doi:10.1103/PhysRevLett.53.1951. 
  9. ^ Á. Csanády, V. Stefániay, A. Griger, L. Tomcsányi, B. Albert,. hemical behaviour of the crystalline and quasicrystalline phases of aluminium alloys. Proceedings of the 8th ILMC. 1987, 22/23 (6): 486. 
  10. ^ H.-U. Nissen, R. Wessicken, C. Beeli, Á. Csanády. Al-Mn quasicrystal aggregates with icosahedral morphological symmetry. Philosophical Magazine B (Taylor & Francis). 1988, 57 (5): 587. doi:10.1080/13642818808211230. 
  11. ^ Weisstein, Eric W. (编). Hexecontahedron. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语). 
  12. ^ Artesanato se antecipou à descoberta de poliedro [Handicraft-anticipated discovery of polyhedra], IMPA, [2019-01-08], (原始内容于2019-01-09) (葡萄牙语) 
  13. ^ Weisstein, Eric W. (编). Great rhombic triacontahedron. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语). 
一手資料
  1. ^ Weisstein, E. W. "What's In a Name? That Which We Call a Rhombic Hexecontahedron.". 2009-05-19 [2020-08-20]. (原始内容于2020-02-15). 
  2. ^ Weisstein, E. W. "the-story-of-spikey". 2018-12-28 [2020-08-20]. (原始内容于2020-07-18). 

外部連結

菱形六十面體, 在幾何學中, 是一種星形菱形三十面體, 由赫爾穆特, 溫克爾巴赫, helmut, unkelbach, 於1940年發現, 因此又稱為溫克爾巴赫六十面體, unkelbach, hexecontahedron, 這個星形多面體由60個黃金菱形以非凸的方式依照二十面體對稱性構成, 共有60個面, 120條稜和62個頂點, 此外, al6li3cu之準晶體聚集體的核在緩慢結晶的情況下會形成的形狀, 類別星形菱形三十面體性質面60邊120頂點62歐拉特徵數f, 組成與佈局面的種類黃金菱形對稱性對稱群ih. 在幾何學中 菱形六十面體是一種星形菱形三十面體 由赫爾穆特 溫克爾巴赫 Helmut Unkelbach 於1940年發現 1 因此又稱為溫克爾巴赫六十面體 Unkelbach s hexecontahedron 2 這個星形多面體由60個黃金菱形以非凸的方式依照二十面體對稱性構成 共有60個面 120條稜和62個頂點 3 此外 Al6Li3Cu之準晶體聚集體的核在緩慢結晶的情況下會形成菱形六十面體的形狀 4 菱形六十面體類別星形菱形三十面體性質面60邊120頂點62歐拉特徵數F 60 E 120 V 62 x 2 組成與佈局面的種類黃金菱形對稱性對稱群Ih 5 3 532 旋轉對稱群 英語 Rotation groups Ih 5 3 532 特性環帶圖像查论编菱形六十面體與鳶形六十面體拓樸同構 其差異在於菱形六十面體面是菱形 而鳶形六十面體的面是鳶形 目录 1 歷史 2 性質 2 1 結構 2 2 體積與表面積 2 3 作為星形多面體 3 流行文化 4 相關多面體 5 參見 6 參考文獻 7 外部連結歷史 编辑菱形六十面體這種幾何結構最早由赫爾穆特 溫克爾巴赫 Helmut Unkelbach 於1940年發現 並做出了觀察及描繪 然而關於與這種形狀相似的分析與討論可能早在1619年就已經出現了 5 1619年克普勒在其撰寫的書Harmonies of the World中對菱形三十面體進行了分析與討論 6 7 其中探討到了部分變體與菱形六十面體類似 5 1984年D Shechtman等人發現了一種五重對稱性的準晶體結構 8 被認為與菱形六十面體十分接近 9 10 1986年這項發現被Guyot發表在 自然 上 4 性質 编辑在不考慮面自相交的情況下 這種立體是一種六十面體 11 共有60個面 120條稜和62個頂點 3 然而若作為菱形三十面體的星形化體 則其是由30個自相交的多邊形構成 這種結構可以透過直接將菱形三十面體的面延伸來構成 如動畫所示 3 菱形六十面體的面 作為菱形三十面體的星形化體時的面 其中虛線以及淺色的部分為隱沒於立體的部分 結構 编辑 菱形六十面體可透過將延伸菱形三十面體的面來構成 其中 棕色的部分為原始的菱形三十面體 綠色的部分為延伸時產生的部分 菱形六十面體可以被從幾何中心分割成20個銳角黃金菱形六面體 5 菱形六十面體可透過將菱形三十面體每個面的菱形長邊的那一側延長其邊並於兩側形成新的菱形 且令延長比例為黃金比例來構造 3 體積與表面積 编辑 由於菱形六十面體可以分割成20全等的菱形六面體 5 因此其體積可以透過菱形六面體來計算 表面積亦同 V 10 2 5 a 3 displaystyle V 10 2 sqrt 5 a 3 A 24 5 a 2 displaystyle A 24 sqrt 5 a 2 其中a displaystyle a 為菱形六十面體的邊長 作為星形多面體 编辑 菱形六十面體可以看作是一種菱形三十面體的星形多面體 3 星狀圖 英语 Stellation diagram 星形 星狀核 凸包 菱形三十面體 正十二面體流行文化 编辑外部圖片链接 Wolfram Alpha的标志 可見左側的菱形六十面體 2020 08 24 原始内容存档于2021 01 29 菱形六十面體是Wolfram Alpha的标志上所呈現的形狀 i 在沃尔夫勒姆研究公司中被稱為 spikey ii 在巴西的文化中 有一種有色織物和紙板製成的菱形六十面體狀手工藝品 稱為幸福之心 happiness stars 或稱giramundos 葡萄牙語world turners 這種手工藝品一般由母親縫製並作為送給女兒的結婚禮物 直到20世紀上半葉 巴西農村學校仍在教授手工藝的技術 然而由於近年來都市化的關係 這種習俗與工藝逐漸失傳 12 相關多面體 编辑大菱形三十面體具有與菱形六十面體將近的外觀 大菱形三十面體外觀看起來比菱形六十面體的凹陷處多了一塊星狀結構 5 而大菱形三十面體是由30個較大的菱形互相相交構成 13 參見 编辑菱形三十面體 星形菱形三十面體參考文獻 编辑 Unkelbach Helmut Die kantensymmetrischen gleichkantigen Polyeder Deutsche Math 1940 5 306 316 Branko Grunbaum The Bilinski dodecahedron and assorted parallelohedra zonohedra monohedra isozonohedra and otherhedra PDF lib washington edu 2020 08 20 原始内容存档 PDF 于2016 03 04 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 Kabai Sandor Mathematical Graphics I Lessons in Computer Graphics Using Mathematica Puspokladany Hungary Uniconstant 2002 pp 171 179 181 引文格式1维护 冗余文本 link 4 0 4 1 Guyot P News on five fold symmetry Nature Nature Publishing Group 1987 326 6114 pp 640 641 引文格式1维护 冗余文本 link 5 0 5 1 5 2 5 3 5 4 Kabai Sandor Inside and Outside the Rhombic Hexecontahedron PDF Proceedings of Bridges 2011 2011 387 394 2020 08 20 原始内容存档 PDF 于2020 08 24 Johannes Kepler Harmonices Mundi Linz 1619 George W Hart The Intersection of the Five Cubes Virtual Polyhedra 1996 2020 08 20 原始内容存档于2019 12 30 Shechtman D Blech I Gratias D Cahn J Metallic Phase with Long Range Orientational Order and No Translational Symmetry Physical Review Letters 1984 53 20 1951 1953 Bibcode 1984PhRvL 53 1951S doi 10 1103 PhysRevLett 53 1951 A Csanady V Stefaniay A Griger L Tomcsanyi B Albert hemical behaviour of the crystalline and quasicrystalline phases of aluminium alloys Proceedings of the 8th ILMC 1987 22 23 6 486 H U Nissen R Wessicken C Beeli A Csanady Al Mn quasicrystal aggregates with icosahedral morphological symmetry Philosophical Magazine B Taylor amp Francis 1988 57 5 587 doi 10 1080 13642818808211230 Weisstein Eric W 编 Hexecontahedron at MathWorld A Wolfram Web Resource Wolfram Research Inc 英语 Artesanato se antecipou a descoberta de poliedro Handicraft anticipated discovery of polyhedra IMPA 2019 01 08 原始内容存档于2019 01 09 葡萄牙语 Weisstein Eric W 编 Great rhombic triacontahedron at MathWorld A Wolfram Web Resource Wolfram Research Inc 英语 一手資料 Weisstein E W What s In a Name That Which We Call a Rhombic Hexecontahedron 2009 05 19 2020 08 20 原始内容存档于2020 02 15 Weisstein E W the story of spikey 2018 12 28 2020 08 20 原始内容存档于2020 07 18 外部連結 编辑埃里克 韦斯坦因 菱形六十面體 MathWorld 取自 https zh wikipedia org w index php title 菱形六十面體 amp oldid 75625452, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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