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立方八面体


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立方八面体,也称为七平行六面体或 dymaxion(后者根据巴克敏斯特·富勒;Rawles 1997),是面为 8{3}+6{4}阿基米德立体。 上图展示了立方八面体以及线框版本和可用于构建它的 网格

立方八面体是两个凸 拟正则多面体 之一。 它也是 均匀多面体,Maeder 索引为 7 (Maeder 1997),Wenninger 索引为 11 (Wenninger 1989a),Coxeter 索引为 19 (Coxeter et al. 1954),Har'El 索引为 12 (Har'El 1993)。 它具有 施莱夫利符号 {3; 4}Wythoff 符号 2|34

CuboctahedronProjections

上面展示了它在多个对称投影中的样子。

立方八面体在 Wolfram 语言 中实现为PolyhedronData["Cuboctahedron"] 或UniformPolyhedron["Cuboctahedron"]。 预计算属性可用作PolyhedronData["Cuboctahedron", prop]。

在 M. C. 埃舍尔 1948 年的木刻版画“星星”(Forty 2003,图版 43)中,以及在铜版画“水晶”(Bool et al. 1982,p. 293)中,立方八面体都以多面体“星星”之一的形式出现在左下角。

CuboctahedronConvexHulls

立方八面体是 埃舍尔立体(以及第一个 菱形十二面体星状体 和共享其外壳的方形双角锥 3-复合体)以及 立方半八面体八面半八面体 均匀多面体凸包

CuboctahedronAndDual

立方八面体的 对偶多面体菱形十二面体,两者都在上面一起展示,以及它们共同的 中球

立方八面体具有 O_h 八面体对称群。 根据希罗的说法,阿基米德将立方八面体归功于柏拉图(Heath 1981;Coxeter 1973,p. 30)。 边长为 sqrt(2) 的立方八面体的 多面体顶点(0,+/-1,+/-1)(+/-1,0,+/-1)(+/-1,+/-1,0)

矿物辉银矿 (Ag_2S) 形成立方八面体晶体 (Steinhaus 1999, p. 203)。

在第二季 星际迷航 剧集“以任何其他名义”(1968 年)中,被称为开尔文人的外星人将船员谢伊和汤普森女兵变成了两个小小的灰色立方八面体,据称其中包含着他们的精华。 开尔文人的领导人罗扬随后压碎了汤普森的多面体,以此警告柯克舰长(威廉·夏特纳),从而杀死了她,但恢复了谢伊的人形。

a=1 时,对偶的 内半径 r、实体和对偶的 中半径 rho 以及实体的 外半径 R

r=3/4=0.75
(1)
rho=1/2sqrt(3) approx 0.86602
(2)
R=1.
(3)

从实体中心到三角形面和正方形面的质心的距离为

r_3=1/3sqrt(6)
(4)
r_4=1/2sqrt(2).
(5)

三角形面和正方形面之间的 二面角

alpha=sec^(-1)(-sqrt(3))
(6)
=125.26... degrees.
(7)

表面积体积

S=6+2sqrt(3)
(8)
V=5/3sqrt(2).
(9)

立方八面体具有 Dehn 不变量

D=-24<3>_2
(10)
=-24tan^(-1)(sqrt(2))
(11)
=-22.92759
(12)

(OEIS A377296),其中第一个表达式使用 Conway et al. (1999) 的基。 它可以 分解三角正双圆顶,它与之的区别仅在于顶部和底部圆顶的相对旋转。

立方八面体的 刻面 版本包括 立方半八面体八面半八面体

CubeOctahedronPoints
CubeOctahedronCommon

立方体-八面体复合体 中,立方体八面体(左图)共有的实体是立方八面体(右图;Ball 和 Coxeter 1987)。

CuboctahedronMinkowskiSum

两个 对偶 正四面体闵可夫斯基和 是立方八面体。

立方八面体可以内接在 菱形十二面体 中(左图;Steinhaus 1999,p. 206)。 正方形面的中心确定一个 八面体(右图;Ball 和 Coxeter 1987,p. 143)。

Wenninger (1989b) 列出了四种可能的 立方八面体星状体,即 立方体-八面体复合体星状八面体 的截断形式、六个 相交 正方棱锥的一种复合体,以及一种由菱形组成的有吸引力的凹面实体,这些菱形每次四个相交。

Cuboctahedron
J27

如果立方八面体以三角形在顶部和底部定向,则可以将两个半部分相对于彼此旋转六分之一圈,以获得 约翰逊固体 J_(27),即 三角正双圆顶

CubicClosePackingCluster
CubicClosePackingCuboct

立方密堆积 中,每个球体都被 12 个其他球体包围。 取一组 13 个这样的球体,得到上面所示的簇。 连接外部 12 个球体的中心得到一个立方八面体 (Steinhaus 1999, pp. 203-207)。


另请参阅

阿基米德立体, 立方体, 立方体-八面体复合体, 立方密堆积, 立方八面体图, 立方半八面体, 等边带状多面体, 八面体, 八面半八面体, 拟正则多面体, 菱形十二面体, 菱形十二面体星状体, 菱形, 空间填充多面体, 球体堆积, 星状化, 三角正双圆顶

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M. Mathematical Recreations and Essays,第 13 版 New York: Dover, p. 137, 1987.Bool, F. H.; Kist, J. R.; Locher, J. L.; and Wierda, F. M. C. Escher: His Life and Complete Graphic Work. New York: Abrams, 1982.Conway, J. H.; Radin, C.; and Sadun, L. "On Angles Whose Squared Trigonometric Functions Are Rational." Discr. Computat. Geom. 22, 321-332, 1999.Coxeter, H. S. M. Regular Polytopes,第 3 版 New York: Dover, 1973.Coxeter, H. S. M.; Longuet-Higgins, M. S.; and Miller, J. C. P. "Uniform Polyhedra." Phil. Trans. Roy. Soc. London Ser. A 246, 401-450, 1954.Cundy, H. and Rollett, A. "立方八面体. (3.4)^2." §3.7.2 in Mathematical Models,第 3 版 Stradbroke, England: Tarquin Pub., p. 102, 1989.Escher, M. C. "星星." 木刻版画. 1948. http://www.mcescher.com/Gallery/back-bmp/LW359.jpg.Forty, S. M.C. Escher. Cobham, England: TAJ Books, 2003.Geometry Technologies. "Cubeoctahedron [原文如此]." http://www.scienceu.com/geometry/facts/solids/cubeocta.html.Ghyka, M. The Geometry of Art and Life. New York: Dover, p. 54, 1977.Har'El, Z. "Uniform Solution for Uniform Polyhedra." Geometriae Dedicata 47, 57-110, 1993.Heath, T. L. 希腊数学史,第 1 卷:从泰勒斯到欧几里得。 New York: Dover, 1981.Kasahara, K. Origami Omnibus: Paper-Folding for Everyone. Tokyo: Japan Publications, p. 206, 1988.Maeder, R. E. "07:立方八面体." 1997. https://www.mathconsult.ch/static/unipoly/07.html.Rawles, B. Sacred Geometry Design Sourcebook: Universal Dimensional Patterns. Nevada City, CA: Elysian Pub., p. 207, 1997.Sloane, N. J. A. 在“整数序列在线百科全书”中的序列 A377296Steinhaus, H. Mathematical Snapshots,第 3 版 New York: Dover, pp. 203-205, 1999.Wenninger, M. J. "立方八面体." 模型 11 in Polyhedron Models. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 25, 1989a.Wenninger, M. J. "关于阿基米德立体的星状化的评论." In Polyhedron Models. New York: Cambridge University Press, pp. 66-72, 1989b.

请引用为

韦斯坦因,埃里克·W. "立方八面体." 来自 MathWorld—— Wolfram 网络资源. https://mathworld.net.cn/Cuboctahedron.html

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