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均勻多面體對偶
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均勻多面體對偶或稱均勻對偶、對偶均勻多面體(Dual uniform polyhedron)是均勻多面體的對偶多面體。[1] 均勻多面體是一種點可遞的立體,由於對偶的特性,因此均勻多面體對偶皆為面可遞的立體。[2]均勻多面體對偶可以利用多曼·盧克構造從均勻多面體構造。[3]
種類
均勻多面體對偶是均勻多面體的對偶多面體,因此每一個均勻多面體都有一個對應的均勻多面體對偶。[1]
- 5個柏拉圖立體(凸正多面體)。除了正四面體是自身對偶多面體外,其餘四個立體兩兩一組互為對偶(立方體與正八面體、正十二面體與正二十面體)
- 4個開普勒-龐索立體(星形正多面體)。四個立體兩兩一組互為對偶(小星形十二面體與大十二面體、大星形十二面體與大二十面體)
- 13個凸卡塔蘭立體。這些立體是屬於均勻多面體的阿基米德立體之對偶多面體。[4]
- 53個星形均勻多面體的對偶多面體。[1][5]
- 所有的雙錐體。雙錐體是屬於均勻多面體的稜柱體之對偶多面體。[6]
- 所有的偏方面體。偏方面體是屬於均勻多面體的反稜柱之對偶多面體。[7]
溫尼爾在其著作《對偶模型》(Dual Models)描述了所有的均勻多面體對偶以及建構其模型的說明。
多曼·盧克構造
均勻多面體的對偶多面體可以使用多曼·盧克構造(Dorman Luke construction)來構造。其構造的方法為:對偶多面體的每個面透過使用多曼·盧克構造的方法從原始多面體對應的頂點圖導出。[9][10]
舉例來說,截半立方體的對偶多面體是菱形十二面體[11]。要從截半立方體構造其對偶多面體時,其頂點圖(在下圖以紅色顯示)可以用來導出對偶多面體菱形十二面體的對應面(在下圖以藍色顯示)。
多曼·盧克構造的具體步驟如下:
- 在任一頂角周圍上選擇點A、B、C、D,並令這四個點與頂角的頂點V滿足VA = VB = VC = VD。(此例使用中點)
- 繪製其頂點圖ABCD。
- 繪製ABCD的外接圓。
- 分別作過A、B、C、D與ABCD的外接圓相切的切線。
- 將切線兩兩相交的交點標記為E、F、G、H
線段EF、FG、GH、HE已繪製為切線的一部分。多邊形EFGH即為原始頂點V對應在對偶多面體上的面。
此例選擇的頂點圖的大小恰好讓其外接圓位於截半立方體的中分球上,而截半立方體的中分球同時也成為以此構造方式構造出的菱形十二面體之中分球。多曼·盧克構造只有在存在中分球的多面體上才能使用。[12]例如,均勻多面體一般都存在中分球,因此可以應用於均勻多面體對偶的構造上。
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參見
參考文獻
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