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正多面体列表

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正多面體列表
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几何学中,正多面体是指各面都是全等正多边形且每一个顶点所接的面数都是一样的多面体。除了五种凸正多面体帕雷托立体)外,亦有其他能符合上述条件的立体,例如四种星形正多面体开普勒-庞索立体[2]

Thumb
部分的正多面体

在不考虑其他空间(如双曲空间、复数空间)的情况下,麦克马伦在其论文中共整理并列出了48种正多面体[3]

概述

所有正多面体皆可以使用施莱夫利符号来表示,其可以计为{n, m}。其中n表示构成面的顶点数,m则表示与顶点相邻的多边形数量。在中文语境中,一般被大众认知的正多面体通常代表只有五种的凸正多面体,又称为帕雷托立体,其包括了正四面体立方体正八面体正十二面体正二十面体[4]。然而在定义上,正多面体仅指每个面是正多边形、每条边等长每个角等角且每面全等的多面体,而符合上述定义的多面体不一定是凸多面体,也可能是星形多面体[5]、抽象多面体[6]扭歪多面体[7]等。这些多面体除了五种凸正多面体外,还有四种非凸正多面体(克普勒–庞索立体)、五种抽象正多面体和五种复合正多面体。

更多信息 帕雷托立体, 开普勒-庞索立体 ...
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列表

下表列出了所有标记可以在其对称性上传递的多面体,换句话说,即该多面体皆同时具有等边、等角和等面的特性。

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无穷集合的正多面体

大部分的正多面体都只有有限个,如凸正多面体5个[4]、星形多面体4个[5]、正扭歪无限面体3个[10]与难以良好具像化的抽象正多面体5个[6]等。然而在部分正多面体的种类有无穷多个,如同正多边形的边数可以无穷上升一般,例如除了帕雷托立体黑塞二十七面体、双黑塞二十七面体与截半黑塞二十七面体之外的复正多面体[12],或内接于双曲仿紧空间堆砌中的极限球英语Horosphere上的双曲镶嵌[13]等几何结构。

双曲无限面体

Thumb
图为三阶七边形镶嵌蜂巢体在三维庞加莱球体投影的结果之旋转透视图,其中每一个凹陷进去的弧形有棱有角部分为一个内接于双曲空间中的超极限球上的正七边形镶嵌[14]
Thumb
三阶六边形镶嵌蜂巢体{6,3,3}中的正六边形镶嵌{6,3}胞。其顶点皆位于该双曲空间极限球英语Horosphere上。这时可以将这个结构视为一个双曲空间的正多面体。

在几何学中,平面镶嵌可以被视为多面的的一种退化成平面的退化形式,即无限面体[15]。然而谝面镶嵌或双曲镶嵌可以用类似多面体堆砌填充三为欧氏空间的方法来填满双曲空间,这种结构称为蜂巢体[16],在这种情况下,蜂巢体中的每一个胞皆为一个平面镶嵌或双曲镶嵌[14],即前面所述的退化多面体或无限面体[17]。这些退化的几何结构由于形成双曲空间蜂巢体可以内接在一个双曲极限球(即只与单一双曲无穷远点相交的双曲空间球体)[18]或双曲超极限球(无法交于单一双曲无穷远点的双曲空间球体)[19]上,因此,此时也能把此结构视为一个双曲空间的多面体,当这个多面体具有正多面体性质时,也可以称为一种广义的正多面体,例如六边形镶嵌蜂巢体中的六边形镶嵌[20]三阶七边形镶嵌蜂巢体中的正七边形镶嵌[14]

更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
正三角形组成的双曲无限面体
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
正方形组成的双曲无限面体
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
正五边形组成的双曲无限面体
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
正六边形组成的双曲无限面体
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
七边形组成的双曲无限面体
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
八边形组成的双曲无限面体
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
无限边形组成的双曲无限面体
在双曲空间的无限边形又称为超无限边形伪多边形[21]
更多信息 镶嵌图, 以该镶嵌图为胞 的双曲空间蜂巢体 ...
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多面形与多边形二面体

Thumb
二角形二面体
{2,2}
Thumb
正三角形二面体
{3,2}
Thumb
正方形二面体
{4,2}
Thumb
正五边形二面体
{5,2}
Thumb
正六边形二面体
{6,2}
... {n,2}
Thumb
正二面形
{2,2}
Thumb
正三面形
{2,3}
Thumb
正四面形
{2,4}
Thumb
正五面形
{2,5}
Thumb
正六面形
{2,6}
... {2,n}

依施莱夫利符号分类

更多信息 施莱夫利符号, 多面体 ...
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依组成面分类

一般的凸正多面体只能由正三角形正方形正五边形构成;若考虑非凸的情况则可以由正五角星构成;若允许复数的空间,则莫比乌斯-坎特八边形也能构成正多面体。然而正七边形难以存在于平坦空间的立体中。[24]而目前已知存有正七边形的正多面体存于双曲空间中。[14]

二角形组成的正多面体

多面形
Thumb
正二面形
{2,2}
2个二角形
Thumb
正三面形
{2,3}
3个二角形
Thumb
正四面形
{2,4}
4个二角形
Thumb
正五面形
{2,5}
5个二角形
Thumb
正六面形
{2,6}
6个二角形
... {2,n}
n个二角形
正三角形组成的正多面体

Thumb
正三角形二面体
{3,2}
2个正三角形
Thumb
正四面体
{3,3}
4个正三角形
Thumb
八面体半形
{3,4}/2
4个正三角形
Thumb
正八面体
{3,4}
8个正三角形
Thumb
星形八面体
2{3,3}
8个正三角形
Thumb
二十面体半形
{3,5}/2
10个正三角形
Thumb
正二十面体
{3,5}
20个正三角形
 
Thumb
大二十面体
{3,5/2}
20个正三角形
Thumb
五复合正四面体
5{3,3}
20个正三角形
Thumb
十复合正四面体
10{3,3}
40个正三角形
Thumb
五复合正八面体
5{3,4}
40个正三角形
Thumb
node_1 3 node 4 pnode 
2{3}2{4}p
p3正三角形
Thumb
正三角形镶嵌
{3,n}
无穷个正三角形
正方形组成的正多面体

Thumb
正方形二面体
{4,2}
2个正方形
Thumb
立方体半形
{4,3}/2
3个正方形
Thumb
立方体
{4,3}
6个正方形
Thumb
扭歪正三十面体
{4,6|3}
30个正方形
Thumb
五复合立方体
5{4,3}
30个正方形
Thumb
扭歪288面体
{4,8|3}
288个正方形
Thumb
扭歪p2面体
{4,4|p}
p2个正方形
Thumb
多立方体
{4,6|4}
无穷个正方形
Thumb
正方形镶嵌
{4,n}
无穷个正方形
五边形组成的正多面体

更多信息 形状, 面的组成 ...
六边形组成的正多面体

Thumb
六边形二面体
{6,2}
2个正六边形
Thumb
扭歪二十面体
{6,4|3}
20个正六边形
Thumb
多八面体
{6,4|4}
无穷个正六边形
Thumb
多四面体
{6,6|3}
无穷个正六边形
Thumb
正六边形镶嵌
{6,n}
无穷个正六边形
七边形组成的正多面体

Thumb
双曲正七边形镶嵌。
在实数空间的欧几里得空间(平坦空间)中,正七边形无法构成正多面体[25]。由正七边形组成的正多面体(如三阶七边形镶嵌蜂巢体中的正七边形镶嵌形状的胞)只能存于双曲空间中[14]
八边形组成的正多面体

在实数空间的欧几里得空间(平坦空间)中,正八边形无法构成正多面体,更精确地说,即多边形边数超过5的正多边形(如正六边形正七边形正八边形等)皆无法组成正多面体,这个观点在欧几里得的《几何原本》中给出了证明[4](参见帕雷托立体 § 几何证明)。因此由正八边形组成的正多面体只能存于其他空间中,如双曲空间中正八边形镶嵌形状的胞、部分视为球面多面体的球面镶嵌(如正八边形二面体)以及复空间中的一种由8条三元边和8个顶点构成的多边形(莫比乌斯-坎特八边形[26])可以构成2种复空间正多面体。[27][28]
更多信息 形状, 面的组成 ...
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相关多面体

帕雷托立体可以透过康威变换变换成13种阿基米德立体[29],其他正多面体也可以透过康威变换变换成半正多面体均匀多面体

备注粗体或灰底表示变换完的结果仍为正多面体者。

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参见

参考文献

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外部链接

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