扭棱立方体

幾何學中,扭棱立方體英語:[1]),又稱擬立方體英語:[2][3])是一種由38個面組成的阿基米德立體[4],由6個正方形和32個正三角形組成,共有60條邊和24個頂點[5]

扭稜立方體

(按這裡觀看旋轉模型)
類別半正多面體
38
60
頂點24
歐拉特徵數F=38, E=60, V=24 (χ=2)
面的種類正三角形
正方形
面的佈局(8+24){3}+6{4}
頂點圖3.3.3.3.4
考克斯特符號
施萊夫利符號
威佐夫符號| 2 3 4
康威表示法nCO
對稱群O群
參考索引U12, C24, W17
對偶五角化二十四面體
特性對掌性

3.3.3.3.4
頂點圖

五角化二十四面體
(對偶多面體)

(展開圖)
扭棱立方體的結構,紅色是扭稜前的正方形面、藍色三角形代表扭稜前立方體頂點、黃色代表扭稜所產生的新的面。

性質

扭棱立方體是一個手性多面體[6],也就是說,該多面體鏡射之後會跟原本的型形狀不同,無法藉由旋轉半周再回到原本的形狀[7][8][9]。扭棱立方體是一種阿基米德立體,其所有的面都是正多邊形,且每個頂點都是4個三角形和一個正方形,其頂點圖計為3.3.3.3.4或34.4[10],由於所有頂點相等,因此也稱為半正多面體

體積與表面積

邊長為單位長的扭棱立方體表面積體積為:

其中t表示三波那契常數

由於扭棱立方體由6個正方形和32個正三角形組成,因此其表面積即6倍的正方形面積和32倍的正三角形面積

二面角

扭棱立方體有兩種不同角度二面角,分別是三角形-三角形二面角和三角形-正方形二面角。其中三角形-三角形二面角餘角的餘弦值是三次方程零點、三角形-正方形二面角餘角的餘弦值是六次方程零點

三角形-三角形二面角以反正割表示為:

換算成角度約為153.23度或153度14分04秒。

三角形-正方形二面角為:

換算成角度約為142.98度或142度59分00秒。

其中R為邊長為單位長之扭棱立方體外接球半徑

正交投影

扭棱立方體的正交投影
建立於 正三角形面 正方形面
圖像
投影對稱性 [3] [4]+ [2]
對偶圖像

球面鑲嵌


正方形為中心
正投影圖 球極平面投影

幾何關聯

扭棱立方體可透過扭曲小斜方截半立方體的正方形面得到

扭棱立方體可透過將立方體的正方形面向外拉,使之不再相連,然後再將正方形面旋轉一個角度,再將空隙以三角形補滿而得


扭棱立方體

立方體

小斜方截半立方體

扭棱立方體

相關多面體及鑲嵌

扭棱立方體是立方體經過扭棱變換後的結果,其他也是由立方體透過康威變換得到的多面體有:

對稱性: [4,3], (*432) [4,3]+
(432)
[1+,4,3] = [3,3]
(*332)
[3+,4]
(3*2)
{4,3} t{4,3} r{4,3}
r{31,1}
t{3,4}
t{31,1}
{3,4}
{31,1}
rr{4,3}
s2{3,4}
tr{4,3} c{4,3} sr{4,3} h{4,3}
{3,3}
h2{4,3}
t{3,3}
s{3,4}
s{31,1}

=

=

=
=
or
=
or
=





對偶多面體
V43 V3.82 V(3.4)2 V4.62 V34 V3.43 V4.6.8 V4.62/63 V34.4 V33 V3.62 V35

參見

參考文獻

  1. Wenninger, M. J. "The Snub Cube." Model 17 in Polyhedron Models. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 31, 1989.
  2. Kepler, J. Harmonices Mundi. 1619. Reprinted Opera Omnia, Lib. II. Frankfurt, Germany. ASIN B0000DN8M2
  3. Weissbach, B. and Martini, H. "On the Chiral Archimedean Solids." Contrib. Algebra and Geometry 43, 121-133, 2002.
  4. Geometry Technologies. . scienceu.com. 1999-07-28. (原始内容存档于2000-03-08).
  5. 埃里克·韦斯坦因. . MathWorld.
  6. . eusebeia. 2016-09-09 [2016-08-22]. (原始内容存档于2012-03-16).
  7. Coxeter, H. S. M., , John Wiley and Sons: 282, 1995, ISBN 9780471010036.
  8. . dmccooey.com. (原始内容存档于2016-03-24).
  9. . dmccooey.com. (原始内容存档于2016-03-24).
  10. Cundy, H. and Rollett, A. "Snub Cube. 3^4.4." §3.7.7 in Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., p. 107, 1989. ISBN 978-0906212202

外部連結

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