拟詹森多面体
在几何学中,拟詹森多面体是严格凸多面体,其面几乎都是正多边形,但其中有部分或全部的面不是正多边形但很接近正多边形。这种多面体也包含詹森多面体,即所有的面都是正多边形,而拟詹森多面体经常会在正多边形与非正多边形之间有物理构造上可以忽略的微小差异[1]。近似的精确值取决于这样一个多面体的面逼近正多边形的程度。
例子
名称 康威多面体表示法 |
图像 | 顶点布局 | 顶点 | 边 | 面 | F3 | F4 | F5 | F6 | F8 | F10 | F12 | 对称性 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
底面截角双三角锥 t4dP3 |
2 (5.5.5) 12 (4.5.5) |
14 | 21 | 9 | 3 | 6 | Dih3 order 12 | ||||||
截角三角化四面体 t6kT |
4 (5.5.5) 24 (5.5.6) |
28 | 42 | 16 | 12 | 4 | Td, [3,3] order 24 | ||||||
五边形六边形五角十二面七十四面体 | 12 (3.5.3.6) 24 (3.3.5.6) 24 (3.3.3.3.5) |
60 | 132 | 74 | 56 | 12 | 6 | Th, [3+,4] order 24 | |||||
倒角立方体 cC |
24 (4.6.6) 8 (6.6.6) |
32 | 48 | 18 | 6 | 12 | Oh, [4,3] order 48 | ||||||
-- | 12 (5.5.6) 6 (3.5.3.5) 12 (3.3.5.5) |
30 | 54 | 26 | 12 | 12 | 2 | D6h, [6,2] order 24 | |||||
-- | 6 (5.5.5) 9 (3.5.3.5) 12 (3.3.5.5) |
27 | 51 | 26 | 14 | 12 | D3h, [3,2] order 12 | ||||||
四阶十二面体 | 4 (5.5.5) 12 (3.5.3.5) 12 (3.3.5.5) |
28 | 54 | 28 | 16 | 12 | Td, [3,3] order 24 | ||||||
部分截半截角八面体 | 24 (3.4.3.9) 24 (3.9.9) |
38 | 84 | 48 | 24 | 6 | Oh, [4,3] | ||||||
倒角十二面体 cD |
60 (5.6.6) 20 (6.6.6) |
80 | 120 | 42 | 12 | 30 | Ih, [5,3] order 120 | ||||||
截半截角二十面体 atI |
60 (3.5.3.6) 30 (3.6.3.6) |
90 | 180 | 92 | 60 | 12 | 20 | Ih, [5,3] order 120 | |||||
截角截角二十面体 ttI |
120 (3.10.12) 60 (3.12.12) |
180 | 270 | 92 | 60 | 12 | 20 | Ih, [5,3] order 120 | |||||
扩展截角二十面体 etI |
60 (3.4.5.4) 120 (3.4.6.4) |
180 | 360 | 182 | 60 | 90 | 12 | 20 | Ih, [5,3] order 120 | ||||
扭棱截角二十面体 stI |
60 (3.3.3.3.5) 120 (3.3.3.3.6) |
180 | 450 | 272 | 240 | 12 | 20 | I, [5,3]+ order 60 |
共面拟詹森多面体
有些未能成为詹森多面体的候选多面体是因为其存在有两个以上共面的面,其也可以算是全部由正多边形组成的凸多面体,只是其凸为非严格凸。[2]这些多面体可被看做是凸的面且非常接近正多边形。这些立体通常有无限多种,但若约定所有顶点要位于顶角处,不能位于面(共面的一组面视为同一个面)的内部,则满足条件的立体只有78个,可以视为詹森多面体的自然推广[2](参见章节条件边正多边形凸多面体)。
例如: 3.3...:
-
同相双三角柱
(菱形柱) -
楔形体
-
二侧锥八面体
(三方偏方面体) -
正三角锥反角柱
-
间三侧锥八面体
-
间四侧锥八面体
-
四侧锥截角四面体
(截角四面体) -
八侧锥截角八面体
(截角八面体) -
双六角锥柱
(六角柱) -
正三角帐塔锥
(正三角帐塔)
4.4.4.4:
3.4.6.4:
-
正六角帐塔
(退化)
条件边正多边形凸多面体
若将詹森多面体的条件放宽成允许面两两共面,且所有顶点都要严格位于顶角上,不能有边两两共线的情况(若允许边两两共线,则结果会有无穷多种情况),也不能够有顶点位于共面区域内部的情况,则能够再列出有限个有此特性的立体。条件边指的是对应棱的二面角为平角的边。[2]在这条件下,能允许互相共面的面有正三角形与正三角形(3+3)、正三角形与正方形(3+4)、正三角形与正五边形(3+5)、正方形和两个位于对侧的正三角形(3+4+3)、正五边形和两个不相邻的正三角形(3+5+3),也就是说,这些立体除了有正多边形面外,也会存在上述组合之形状的面。[3]这类立体一共有78个。[2]和詹森多面体一样,这些立体除了一些基本立体外,都能够用柱体、锥体和28种立体互相组合而成。[3]亚历克斯·多斯基(Alex Doskey)[4]、罗杰·考夫曼(Roger Kaufman)和史蒂夫·沃特曼(Steve Waterman)[5]在2006年列出了大部分有此性质的立体。2008年,维克多·扎加勒(Victor Zalgaller)[6]和阿列克谢·维克多罗维奇·蒂莫芬科(Aleksei Victorovich Timofeenko)[7]独立发现并列出这些立体。2010年,蒂莫芬科证明这些立体只有78种。[8]
Pn,k[8] | Sn[6] | 名称 | 组合 | 3D模型 | 顶点 | 边 | 面 | F3 | F4 | F5 | F6 | F8 | F10 | F3+3 | Fetc |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Q1 | Q1 | 斜六角柱 | (基本立体) | 12 | 18 | 8 | 2 | 2 | 4 | ||||||
Q2 | Q2 | (未命名) | (基本立体) | 18 | 28 | 12 | 4 | 4 | 4 | ||||||
Q3 | Q3 | (未命名) | (基本立体) | 15 | 29 | 16 | 9 | 2 | 3 | 2 | |||||
Q4 | Q4 | (未命名) | (基本立体) | 15 | 27 | 14 | 5 | 2 | 3 | 4 | |||||
Q5 | Q5 | (未命名) | (基本立体) | 22 | 42 | 22 | 10 | 4 | 2 | 2 | 4 | ||||
Q6 | Q6 | (未命名) | (基本立体) | 18 | 33 | 17 | 7 | 3 | 3 | 1 | 3 | ||||
P2,2 | S3 | 同相双三角柱 | 三角柱 | 8 | 12 | 6 | 4 | 2 | |||||||
P2,3 | S4 | 侧三角柱立方体 | 三角柱+立方体 | 10 | 15 | 7 | 5 | 2 | |||||||
P2,4 | S5 | 侧三角柱五角柱 | 三角柱+五角柱 | 12 | 18 | 8 | 6 | 2 | |||||||
P2,22 | S14 | 侧锥四角锥 | 正四面体+四角锥 | 6 | 9 | 5 | 2 | 1 | 2 | ||||||
P2,25 | S17 | 侧锥三角台塔 | 三角台塔+四角锥 | 10 | 16 | 8 | 2 | 2 | 1 | 3 | |||||
P2,29 | S22 | 侧锥双新月双罩帐 | 双新月双罩帐+五角锥 | 15 | 29 | 16 | 9 | 2 | 3 | 2 | |||||
P2,30 | S46 | 侧锥五角丸塔 | 五角丸塔+五角锥 | 21 | 36 | 17 | 7 | 5 | 1 | 4 | |||||
P2,31 | S24 | 五角丸塔锥 | 五角丸塔+五角锥 | 21 | 35 | 16 | 5 | 5 | 1 | 5 | |||||
P2,33 | S2 | 侧锥三角广底球状罩帐 | 三角广底球状罩帐+五角锥 | 19 | 38 | 21 | 12 | 3 | 2 | 1 | 3 | ||||
P2,34 | S1 | 异侧邻二侧锥双新月双罩帐 | 双新月双罩帐+五角锥 | 16 | 32 | 18 | 10 | 2 | 2 | 4 | |||||
P2,38 | S59 | 单旋侧台塔截角四面体 | 截角四面体+三角台塔 | 15 | 24 | 11 | 2 | 3 | 3 | 3 | |||||
P2,42 | S60 | 单旋侧台塔截角立方体 | 截角立方体+四角台塔 | 28 | 44 | 18 | 4 | 5 | 5 | 4 | |||||
P2,48 | S63 | 单旋侧台塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角台塔 | 65 | 100 | 37 | 15 | 5 | 1 | 11 | 5 | ||||
P3,1 | S6 | 侧锥同相双三角柱 | 三角柱+四角锥 | 9 | 16 | 9 | 4 | 3 | 2 | 2 | |||||
P3,2 | S10 | 柱化异相双三角柱 | 三角柱+立方体 | 12 | 18 | 8 | 4 | 4 | |||||||
P3,3 | S11 | 柱化同相双三角柱 | 三角柱+立方体 | 12 | 18 | 8 | 6 | 2 | |||||||
P3,4 | S9 | 对侧锥侧三角柱立方体 | 三角柱+立方体+四角锥 | 11 | 19 | 10 | 4 | 4 | 2 | ||||||
P3,5 | S12 | 间二侧三角柱五角柱 | 三角柱+五角柱 | 14 | 21 | 9 | 7 | 2 | |||||||
P3,6 | S13 | 间侧锥侧三角柱五角柱 | 三角柱+五角柱+四角锥 | 13 | 22 | 11 | 4 | 5 | 2 | ||||||
P3,22 | S40 | 五角丸塔锥柱 | 五角丸塔+十角柱+五角锥 | 31 | 55 | 26 | 5 | 10 | 5 | 1 | 5 | ||||
P3,31 | S41 | 五角丸塔锥反棱柱 | 五角丸塔+五角反棱柱+五角锥 | 31 | 65 | 36 | 25 | 5 | 1 | 5 | |||||
P3,33 | S15 | 侧锥八面体 | 正八面体+正四面体 | 7 | 12 | 7 | 3 | ||||||||
P3,34 | S18 | 侧锥同相双三角台塔 | 三角台塔+四角锥 | 13 | 25 | 14 | 6 | 5 | 3 | ||||||
P3,35 | S20 | 侧锥截半立方体 | 截半立方体+四角锥 | 13 | 24 | 13 | 4 | 5 | 4 | ||||||
P3,36 | S23 | 对二侧锥双新月双罩帐 | 双新月双罩帐+五角锥 | 16 | 32 | 18 | 10 | 2 | 2 | 4 | |||||
P3,37 | S47 | 间二侧锥五角丸塔 | 五角丸塔+五角锥 | 22 | 37 | 17 | 4 | 4 | 1 | 8 | |||||
P3,38 | S48 | 罩帐侧锥异相五角帐塔罩帐 | 五角丸塔+五角台塔+五角锥 | 26 | 51 | 27 | 12 | 5 | 6 | 4 | |||||
P3,39 | S49 | 罩帐侧锥同相五角帐塔罩帐 | 五角丸塔+五角台塔+五角锥 | 26 | 51 | 27 | 12 | 5 | 6 | 4 | |||||
P3,40 | S27 | 侧锥截半二十面体 | 截半二十面体+五角锥 | 31 | 60 | 31 | 15 | 11 | 5 | ||||||
P3,41 | S52 | 侧锥同相双五角丸塔 | 同相双五角罩帐+五角锥 | 31 | 61 | 32 | 17 | 11 | 4 | ||||||
P3,42 | S25 | 异相五角帐塔罩帐锥 | 五角帐塔+五角罩帐+五角锥 | 26 | 50 | 26 | 10 | 5 | 6 | 5 | |||||
P3,43 | S26 | 同相五角帐塔罩帐锥 | 五角帐塔+五角罩帐+五角锥 | 26 | 50 | 26 | 10 | 5 | 6 | 5 | |||||
P3,44 | S28 | 同相双五角罩帐锥 | 五角罩帐+五角锥 | 31 | 60 | 31 | 15 | 11 | 5 | ||||||
P3,48 | S61 | 单旋二侧台塔截角立方体 | 截角立方体+四角台塔 | 32 | 56 | 26 | 8 | 10 | 4 | 4 | |||||
P3,49 | S62 | 双旋二侧台塔截角立方体 | 截角立方体+四角台塔 | 32 | 52 | 22 | 10 | 4 | 5 | ||||||
P3,51 | S66 | 单旋间二侧台塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角台塔 | 70 | 115 | 47 | 20 | 10 | 2 | 10 | 5 | ||||
P3,53 | S64 | 单旋对二侧台塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角台塔 | 70 | 115 | 47 | 20 | 10 | 2 | 10 | 5 | ||||
P3,54 | S67 | 双旋间二侧台塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角台塔 | 70 | 110 | 42 | 10 | 10 | 2 | 10 | 10 | ||||
P3,55 | S65 | 双旋对二侧台塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角台塔 | 70 | 110 | 42 | 10 | 10 | 2 | 10 | 10 | ||||
P4,1 | S7 | 邻二侧锥同相双三角柱 | 三角柱+四角锥 | 10 | 20 | 12 | 8 | 2 | 2 | ||||||
P4,2 | S8 | 对二侧锥同相双三角柱 | 三角柱+四角锥 | 10 | 20 | 12 | 8 | 2 | 2 | ||||||
P4,5 | S31 | 同相五角台塔丸塔柱锥 | 五角台塔+五角丸塔+十角柱+五角锥 | 36 | 70 | 36 | 10 | 15 | 6 | 5 | |||||
P4,6 | S32 | 异相五角台塔丸塔柱锥 | 五角台塔+五角丸塔+十角柱+五角锥 | 36 | 70 | 36 | 10 | 15 | 6 | 5 | |||||
P4,7 | S33 | 同相双五角丸塔柱锥 | 五角丸塔+十角柱+五角锥 | 41 | 80 | 41 | 15 | 10 | 11 | 5 | |||||
P4,8 | S34 | 异相双五角丸塔柱锥 | 五角丸塔+十角柱+五角锥 | 41 | 80 | 41 | 15 | 10 | 11 | 5 | |||||
P4,9 | S37 | 五角台塔丸塔反棱柱锥 | 五角台塔+五角丸塔+十角反棱柱+五角锥 | 36 | 80 | 46 | 30 | 5 | 6 | 5 | |||||
P4,10 | S38 | 双五角丸塔反棱柱锥 | 五角丸塔+十角反棱柱+五角锥 | 41 | 90 | 51 | 35 | 11 | 5 | ||||||
P4,11 | S16 | 二侧锥八面体 | 正四面体+正八面体 | 8 | 12 | 6 | 11 | 6 | |||||||
P4,12 | S19 | 间二侧锥同相双三角台塔 | 三角台塔+四角锥 | 14 | 26 | 14 | 4 | 4 | 6 | ||||||
P4,13 | S21 | 对二侧锥截半立方体 | 截半立方体+四角锥 | 14 | 24 | 12 | 4 | 8 | |||||||
P4,14 | S50 | 间二侧锥异相五角帐塔罩帐 | 五角帐塔+五角罩帐+五角锥 | 27 | 54 | 27 | 9 | 5 | 5 | 8 | |||||
P4,15 | S51 | 间二侧锥同相五角帐塔罩帐 | 五角帐塔+五角罩帐+五角锥 | 27 | 54 | 27 | 9 | 5 | 5 | 8 | |||||
P4,16 | S44 | 间二侧锥截半二十面体 | 截半二十面体+五角锥 | 32 | 60 | 30 | 10 | 10 | 10 | ||||||
P4,17 | S53 | 同侧间二侧锥同相双五角罩帐 | 五角罩帐+五角锥 | 32 | 62 | 32 | 14 | 10 | 8 | ||||||
P4,18 | S29 | 对二侧锥截半二十面体 | 截半二十面体+五角锥 | 32 | 60 | 30 | 10 | 10 | 10 | ||||||
P4,19 | S57 | 异侧邻二侧锥同相双五角罩帐 | 五角罩帐+五角锥 | 32 | 62 | 32 | 14 | 10 | 8 | ||||||
P4,20 | S58 | 异侧对二侧锥同相双五角罩帐 | 五角罩帐+五角锥 | 32 | 62 | 32 | 14 | 10 | 8 | ||||||
P4,21 | S42 | 异侧侧锥同相双五角罩帐锥 | 五角罩帐+五角锥 | 32 | 61 | 31 | 12 | 10 | 9 | ||||||
P4,22 | S30 | 同相双五角罩帐双锥 | 五角罩帐+五角锥 | 32 | 60 | 30 | 10 | 10 | 10 | ||||||
P4,25 | S68 | 单旋三侧帐塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角帐塔 | 75 | 130 | 57 | 25 | 15 | 3 | 9 | 5 | ||||
P4,26 | S69 | 双旋三侧帐塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角帐塔 | 75 | 125 | 52 | 15 | 15 | 3 | 9 | 10 | ||||
P4,27 | S70 | 三旋三侧帐塔截角十二面体 | 截角十二面体+五角帐塔 | 75 | 120 | 47 | 5 | 15 | 3 | 9 | 15 | ||||
P4,30 | 斜四角柱 | 正四面体+四角锥 | 8 | 12 | 6 | 2 | 4 | ||||||||
P4,31 | doubled augmented square pyramid doubled oblique triangular prism |
正四面体+四角锥 | 8 | 14 | 8 | 4 | 2 | 2 | |||||||
P5,1 | S35 | 同相双五角罩帐柱双锥 | 五角罩帐+十角柱+五角锥 | 42 | 80 | 40 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||||
P5,2 | S36 | 异相双五角罩帐柱双锥 | 五角罩帐+十角柱+五角锥 | 42 | 80 | 40 | 10 | 10 | 10 | 10 | |||||
P5,3 | S39 | 双五角罩帐反棱柱双锥 | 五角罩帐+十角反棱柱+五角锥 | 42 | 90 | 50 | 30 | 10 | 10 | ||||||
P5,4 | S45 | 三侧锥截半二十面体 | 截半二十面体+五角锥 | 33 | 60 | 29 | 5 | 9 | 15 | ||||||
P5,5 | S55 | 异侧连三侧锥同相双五角罩帐 | 五角罩帐+五角锥 | 33 | 63 | 32 | 11 | 9 | 12 | ||||||
P5,6 | S56 | 异侧偏三侧锥同相双五角罩帐 | 五角罩帐+五角锥 | 33 | 63 | 32 | 11 | 9 | 12 | ||||||
P5,7 | S43 | 异侧间二侧锥同相双五角罩帐锥 | 五角罩帐+五角锥 | 33 | 62 | 31 | 9 | 9 | 13 | ||||||
P6,1 | S54 | 四侧锥同相双五角罩帐锥 | 五角罩帐+五角锥 | 34 | 64 | 32 | 8 | 8 | 16 |
参见
参考文献
- ^ Kaplan, Craig S.; Hart, George W., Symmetrohedra: Polyhedra from Symmetric Placement of Regular Polygons, Bridges: Mathematical Connections in Art, Music and Science (PDF), 2001 [2014-05-01], (原始内容存档 (PDF)于2015-09-23).
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Robert R Tupelo-Schneck. Convex regular-faced polyhedra with conditional edges.
- ^ 3.0 3.1 Robert R Tupelo-Schneck. Regular-faced Polyhedra.
- ^ Alex Doskey. Convex Diamond-Regular Polyhedra.
- ^ Steve Waterman. Convex hulls having regular diamonds.
- ^ 6.0 6.1 Gurin, AM and Zalgaller, VA. On the history of the study of convex polyhedra with regular faces and faces composed of regular ones. Translations of the American Mathematical Society-Series 2. 2009, 228: 169.
- ^ Timofeenko, Aleksei Victorovich. Junction of noncomposite polygons. Algebra i Analiz (St. Petersburg Department of Steklov Institute of Mathematics, Russian~…). 2009, 21 (3): 165–209.
- ^ 8.0 8.1 Timofeenko, Aleksei Victorovich. Corrections to “Junction of noncomposite polyhedra”. St. Petersburg Mathematical Journal. 2012-08-01, 23 (4): 779–780 [2023-01-31]. ISSN 1061-0022. doi:10.1090/S1061-0022-2012-01217-3 (英语).