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拟詹森多面体

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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 顶点布局英语Vertex configuration 顶点 F3 F4 F5 F6 F8 F10 F12 对称性英语List of spherical symmetry groups
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...:

4.4.4.4:

3.4.6.4:

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 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 同相双五角罩帐英语Pentagonal orthobirotunda+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
twist slant square 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

  1. ^ 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. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Robert R Tupelo-Schneck. Convex regular-faced polyhedra with conditional edges. 
  3. ^ 3.0 3.1 Robert R Tupelo-Schneck. Regular-faced Polyhedra. 
  4. ^ Alex Doskey. Convex Diamond-Regular Polyhedra. 
  5. ^ Steve Waterman. Convex hulls having regular diamonds. 
  6. ^ 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. 
  7. ^ 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. ^ 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).