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大二十面体


GreatIcosahedron

大二十面体,不要与大icosidodecahedron大icosicosidodecahedron混淆,是开普勒-泊松多面体,其对偶大星形十二面体。它也是 Maeder 索引为 53 (Maeder 1997)、Wenninger 索引为 41 (Wenninger 1989)、Coxeter 索引为 69 (Coxeteret al.1954) 和 Har'El 索引为 58 (Har'El 1993) 的均匀多面体。它具有Schläfli 符号 {3,5/2}Wythoff 符号 35/2|5/3

大二十面体可以从边长为单位长度的二十面体构建,方法是取 20 组顶点,这些顶点彼此间隔距离 phi,即黄金比例。因此,该实体由 20 个等边三角形组成。它们的排列方式的对称性使得所得实体包含 12 个五角星。

SquashedDodecahedronNet
icos20
GreatIcosahedronPyramidNet
GreatIcosahedronPyramid
GreatIcosahedronConst

最容易构建大二十面体的方法是,从相应的网格(左上图)构建一个“压扁的”十二面体(右上图)。然后,使用左下图所示的网格,构建 12 个五角星锥体(中下图),并将它们贴在凹坑中(右下图)。Cundy 和 Rollett (1989, pp. 98-99) 给出了这种构建方法。如果十二面体的边长为单位长度,则五角星锥体的高度(在十二面体面之上)由求解五角锥体的边长方程给出

 e=sqrt(h^2+1/(10)(5+sqrt(5))a^2)
(1)

其中 a=1,得到

 h=sqrt(1/5(5+2sqrt(5))).
(2)

然后,从十二面体的中心到锥体顶点的距离由下式给出

 H=h+r=1/2sqrt(1/2(25+11sqrt(5))),
(3)

其中 r十二面体内半径

大二十面体的骨架与二十面体图同构。

Paper sculpture of the great icosahedron

上面的插图显示了一个大二十面体的纸雕。模型的每个面平面都是不同的颜色,但成对的平行面使用相同的颜色。该模型由 180 个部件制成。

GreatIcosahedronTriangle

五角星锥体的尺寸可以通过检查大二十面体的三角形截面来确定。在这个三角形中,每条边都按比例 phi:1:phi 分割,并如图所示绘制线条。然后,左侧和右侧的浅色阴影部分对应于两个锥体的侧面,中心阴影部分是前两个锥体之间锥体的“唇”。此外,图中的填充部分对应于刻在大二十面体中的二十面体的一个面。在上面图形的符号中,

|MP|=1/(10)sqrt(15)
(4)
|MT_2|=1/2sqrt(3)
(5)
|T_1T_3|=1/2(sqrt(5)-1)=phi-1
(6)
|CP_2|=sqrt(1/5(7+3sqrt(5)))
(7)
|PA_2|=1/5sqrt(10).
(8)

由边长为单位长度的十二面体构建的大二十面体的边长(其中边被解释为在面平面相交处断开)由下式给出

s_1=1/5sqrt(10)
(9)
s_2=1
(10)
s_3=1/2(1+sqrt(5))
(11)
s_4=sqrt(1/5(7+3sqrt(5))).
(12)

它的外接球半径

 R=1/2sqrt(1/2(25+11sqrt(5))),
(13)

然后表面积体积

S=3sqrt(3)(5+4sqrt(5))
(14)
=3sqrt(15(21+8sqrt(5)))
(15)
V=1/4(25+9sqrt(5)).
(16)
GreatIcosahedronHull

大二十面体的凸包是一个正二十面体二十面体的对偶是十二面体,所以大二十面体的对偶是十二面体星状体之一 (Wenninger 1983, p. 40)


另请参阅

大十二面体, 大星形十二面体, 大截角二十面体, 开普勒-泊松多面体, 小星形十二面体

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参考文献

Coxeter, H. S. M.; Longuet-Higgins, M. S.; 和 Miller, J. C. P. "Uniform Polyhedra." Phil. Trans. Roy. Soc. London Ser. A 246, 401-450, 1954.Cundy, H. 和 Rollett, A. "The Great Icosahedron. 3^(5/2)." §3.6.4 in Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., pp. 96-99, 1989.Fischer, G. (Ed.). Plate 106 in Mathematische Modelle aus den Sammlungen von Universitäten und Museen, Bildband. Braunschweig, Germany: Vieweg, p. 105, 1986.Har'El, Z. "Uniform Solution for Uniform Polyhedra." Geometriae Dedicata 47, 57-110, 1993.Maeder, R. E. "53: Great Icosahedron." 1997. https://www.mathconsult.ch/static/unipoly/53.html.Wenninger, M. J. Dual Models. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 40, 1983.Wenninger, M. J. "Great Icosahedron." Model 41 in Polyhedron Models. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 63, 1989.

请引用为

Weisstein, Eric W. "Great Icosahedron." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/GreatIcosahedron.html

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