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测地圆顶


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测地圆顶是对 柏拉图立体 或其他 多面体 进行三角剖分,以产生对 球体(或 半球体)的近似。第 n 阶测地化操作将多面体的每个多边形替换为该多边形的 外接球 上的阶数-n 正则镶嵌的投影。

上图显示了 立方体十二面体二十面体八面体四面体(从左到右)的基本体(顶行)和 1 到 3 阶的测地化(从上到下),使用以下方法计算得出Geodesate[poly, n] 在 Wolfram 语言 包中PolyhedronOperations`. 使用略有不同的方法计算的测地多面体在 Wolfram 语言 中实现为GeodesicPolyhedron[poly].

第一个测地圆顶于 1922 年在德国耶拿的蔡司光学公司顶部建成,作为其天文馆投影仪的投影面。R. 巴克敏斯特·富勒随后普及了所谓的测地圆顶,并对其进行了更深入的探索。富勒最初的圆顶是由 二十面体 构建的,方法是在每个 多面体顶点 周围添加 等腰三角形,并稍微重新定位 多面体顶点。在这样的圆顶中,多面体顶点 和面的中心都不一定与中心距离完全相同。但是,这些条件近似满足。

在 Kniffen (1994) 讨论的测地圆顶中,多面体顶点 角的和被选择为常数。给定一个 柏拉图立体,设 e 为边的数量,v 为顶点的数量,

 e^'=(2e)/v
(1)

为在 多面体顶点 相交的边的数量,n 为构成 多边形 的边的数量。将旧 多面体顶点 点的角度称为 A,将新 多面体顶点 点的角度称为 F。那么

A=B
(2)
2e^'A=nF
(3)
2A+F=180 degrees.
(4)

解出 A 得到

 2A+(2e^')/nA=2A(1+(e^')/n)=180 degrees
(5)
 A=90 degreesn/(e^'+n),
(6)

并且

 F=(2e^')/nA=180 degrees(e^')/(e^'+n).
(7)

多面体顶点 之和为

 Sigma=nF=180 degrees(e^'n)/(e^'+n).
(8)
立体eve^'nAFSigma
四面体643345 degrees90 degrees270 degrees
八面体12643384/7 degrees1026/7 degrees3084/7 degrees
立方体12834513/7 degrees771/7 degrees3084/7 degrees
十二面体302035561/4 degrees671/2 degrees3371/2 degrees
二十面体301253333/4 degrees1121/2 degrees3371/2 degrees

Wenninger 和 Messer (1996) 给出了用于求解测地圆顶中任何测地弦因子和二面角的通用公式。


另请参阅

球体, 球面多面体, 球面三角形, 三角形对称群

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更多尝试

参考资料

Kenner, H. 测地数学及其应用。 加利福尼亚州伯克利:加州大学出版社,1976 年。Kniffen, D. "业余天文学家的测地圆顶。" 天空与望远镜 88, 90-94, 1994 年 10 月。Messer, P. W. "测地圆顶的数学公式。" Wenninger, M. 球面模型。 纽约:多佛出版社,第 145-149 页,1999 年。Pappas, T. "列奥纳多·达·芬奇的测地圆顶。" 数学的乐趣。 加利福尼亚州圣卡洛斯:Wide World Publ./Tetra, p. 81, 1989.Wells, D. 企鹅好奇与趣味几何词典。 伦敦:企鹅出版社,第 85-86 页,1991 年。Wenninger, M. J. 和 Messer, P. W. "球面上的图案。" 国际空间结构杂志 11, 183-192, 1996.Wenninger, M. "测地圆顶。" 球面模型。 纽约:多佛出版社,第 80-124 页,1999 年,第 4 章。

在 Wolfram|Alpha 上引用

测地圆顶

引用为

Weisstein, Eric W. "测地圆顶。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/GeodesicDome.html

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