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康威多面体表示法

用来表述多面体的方法 来自维基百科,自由的百科全书

康威多面體表示法
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康威多面体表示法是用来描述多面体的一种方法。 一般是用种子多面体(seed)为基础并标示对种子多面体做的操作或运算

Thumb
此图显示了从立方体上的三种康威多面体表示运算,可产生11种新的多面体。新的多面体投影在正方体上一显示其拓扑变化,以便更清楚。顶点都标有圆圈的所有形式。

种子多面体一般都为正多面体正多边形密铺,表示的字母则取他们名字的第一个字母,例如:

另外柱体和锥体也可以作为种子,并以它是底面边数加一个字母表示:

例如种子“P5”是指五角柱、“P10”是指十角柱、“Y6”是指六角锥、“J86”是指球状屋顶、“A86”是指86角反棱柱。

任何凸多面体皆可以当作种子,前提是它可以执行操作或运算

何顿·康威提出这个想法, 就像开普勒的截角定义,建立相关的多面体相同的对称性。 它的多面体表示法能从正多面体种子表示所有阿基米德立体半正多面体卡塔兰立体。 在一系列的应用中,康威多面体表示法可以产生许多高阶多面体。

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多面体的运算

下面列出康威多面体表示法中,多面体的运算符号,那些运算通常类似几何变换,并以 (v,e,f) 表示进行该运算或操作后多面体的变化。

更多信息 运算符, 范例 ...
更多信息 运算符, 范例 ...

这些运算符号的运算优先级皆为由右至左。例如:

所有的操作都保有对称性,除了s和g是扭曲的像并失去了镜射对称。

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例子

更多信息 正方体 "seed", 截半 ...

生成标准种子

所有的五个正多面体皆可以从棱柱种子经过零至两个运算或操作而产生:

康威的符号扩展

上述的运算和操作可以从正多面体种子或柱体锥体的种子产生所有的半正多面体卡塔兰立体柏拉图立体阿基米德立体。 许多多面体都可由高阶的组合操作还表示,但是某些特别的多面体需要更多的符号来表示。

例如,几何艺术家George W. Hart定义他的操作称为"propellor",和另一个反映创建镜像图像的旋转形式"reflect"。

  • p – "propellor" – 旋转建立四边形于顶点。这个操作的对偶多面体是本身: dpX=pdX。
  • r – "reflect" – 对种子进行镜射变换。一般没已影响,除非有sg的种子

为了表达詹森多面体,诺曼·詹森也定义了一些符号来表达它的多面体[1]

  • 下列种子都必须要在后面加注边数:
    • P = 柱体 (Prism)
    • A = 反棱柱 (Antiprism)
    • Y = 锥体 (Pyramid)
    • Q = 帐塔
    • R = 罩帐
    • L = 三面单元组成一个正方形和对立的三角形
    • U = n边形,旁边有三角形交替的边。
    • J = 直接表示詹森多面体,加注的数字代表詹森多面体的编号。
  • 扩展的符号:
    • + = 将符号后的种子加到符号前的种子之适当的面,可省略
    • - = 在符号前的种子上照到跟符号后种子相同的部分并切除之
    • × = 将符号前动作做符号后的次数次,符号后必为常数,可省略
    • () = 将种子括号并指定动作
  • 例如:
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其它的扩展

下面扩展符号也可以用于康威多面体表示法,但是在施莱夫利符号中,更为常用。

  • t0,1 = 截角
  • t0,2 = 截边:小斜方截半
  • t0,1,2 = 截边再截角:大斜方截半
  • t0,3 = 截面:向下锯齿(Runcination) : 切割多面体,同时沿面、边和顶点,建立新的面代替原来的面、边和顶点中心。
  • t0,1,3 = 截面再截角
  • t0,2,3 = 截面再截边
  • t0,1,2,3 = 截面再截边再截角
  • t0,4 = 截胞 : 切割多胞体,同时沿胞、面、边和顶点,建立新的胞代替原来的胞、面、边和顶点中心。
  • t1 = 截半
  • t1,2 = 截半再截边:双截角
  • t2
  • h = 交替 alternate

例如:

几何座标的衍生形式

密铺

例如: 球面正五边形密铺:正十二面体种子 (D)
Thumb
D
Thumb
tD
Thumb
aD
Thumb
tdD
Thumb
eD
Thumb
teD
Thumb
sD
Thumb
dD
Thumb
dteD
例如:欧几里得平面正六边形密铺种子 (H)
Thumb
H
Thumb
tH
Thumb
aH
Thumb
tdH = H
Thumb
eH
Thumb
teH
Thumb
sH
Thumb
dH
Thumb
dtH
Thumb
daH
Thumb
dtdH = dH
Thumb
deH
Thumb
dteH
Thumb
dsH
更多信息 {7,3} "seed", truncate ...
更多信息 {4,3,8} "seed", truncate ...
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几何体

例如: 透明的 正四面体 种子 (T)
Thumb
T
Thumb
tT
Thumb
aT
Thumb
tdT
Thumb
eT
Thumb
bT
Thumb
sT
Thumb
dT
Thumb
dtT
Thumb
jT
Thumb
kT
Thumb
oT
Thumb
mT
Thumb
gT
例如: 四维空间的 正八胞体 种子 ( {4,3,3} )
Thumb
{4,3,3}
Thumb
t{4,3,3}
Thumb
a{4,3,3}
Thumb
td{4,3,3}
Thumb
e{4,3,3}
Thumb
b{4,3,3}
Thumb
s{4,3,3}
Thumb
d{4,3,3}

其他多面体

迭代简单简单操作的形式,可以产生更大的多面体,并保持基本对称性。顶点被假设是对相同半径的球面。

四面体对称

八面体对称

二十面体对称

手性对偶

参见

  • 均匀多面体
  • 图形算法
    • Doo–Sabin subdivision surface – expand 扩展变换
    • Catmull–Clark subdivision surface – ortho operator

外部链接和参考文献

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