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多稳态多面体


多稳态多面体是一种多面体,它可以通过轻微的瞬时非破坏性弹性拉伸,从一种稳定构型改变为另一种稳定构型 (Goldberg 1978)。具有多稳态形式的最简单多面体例子是 Wunderlich 的双稳态跳跃八面体 (Cromwell 1997, pp. 222-223)。

SiameseDipyramidSchematic
SiameseDipyramid

Goldberg (1978) 给出了两种三稳态多面体:一种有 12 个面,另一种有 20 个面。如上图所示,Goldberg 的双稳态二十面体由两个连接的五角双棱锥组成,每个五角双棱锥都省略了两个相邻的三角形(顶部一个,底部一个)(Goldberg 1978; Wells 1991; Cromwell 1997, pp. 222 和 224)。上图示意图中的变量通过以下方程关联:

 sintheta=1/(2r)
(1)
 x^2=1-r^2
(2)
y=rsin(5theta)=r(5sintheta-20sin^3theta+16sin^5theta)
(3)
=rsintheta(5-20sin^2theta+16sin^4theta)
(4)
=1/2(5-5/(r^2)+1/(r^4)).
(5)

代入 r^2=1-x^2 并设置 y=x 得到五次方程

 2x^5-4x^4-4x^3+5x^2+2x-1=0,
(6)

其最小正解为 x approx 0.327267。Goldberg 给出了 (x,y)=(0.071,0.49)(0.49,0.071) 作为其他解,尽管尚不清楚这些解从何而来。


另请参阅

跳跃八面体, 单稳态多面体

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参考文献

Cromwell, P. R. Polyhedra. New York: Cambridge University Press, 1997.Efimow, N. W. "Flachenverbiegung im Grossen." Berlin: Akademie-Verlag, p. 130, 1957.Goldberg, M. "Unstable Polyhedral Structures." Math. Mag. 51, 165-170, 1978.Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry. London: Penguin, 1991.Wunderlich, W. "Starre, kippende, wackelige und bewegliche Achtflache." Elem. Math. 20, 25-32, 1965.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

多稳态多面体

引用为

Weisstein, Eric W. "多稳态多面体。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/MultistablePolyhedron.html

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