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五角星


Pentagram

五角星,也称为五角星形、五芒星、五角星符或五角星,是星形多边形 {5/2}

它是一种异教宗教符号,是地球上最古老的符号之一,已知早在公元前 4000 年就已使用。它代表“神圣的女性”或“神圣的女神”(Brown 2003,第 35-37 页)。然而,在现代美国流行文化中,它更常代表崇拜魔鬼。在小说达芬奇密码中,垂死的卢浮宫博物馆馆长雅克·索尼埃用自己的血在腹部画了一个五角星,作为识别凶手的线索(Brown 2003,第 35 页)。

PentagramLengths

在上图中,设从一个尖端到另一个相连尖端的长度为单位长度,从尖端到相邻凹陷的长度为a,内五边形的边长为b,内五边形的内切圆半径为r,内五边形的外接圆半径为R,五角星的外接圆半径为rho,附加的水平和垂直距离分别为xy,如标签所示。然后,指示的长度是通过同时求解七个方程组给出的

2a+b=1
(1)
r^2+(1/2b)^2=R^2
(2)
r^2+(a+1/2b)^2=rho^2
(3)
(rho-r)^2+(1/2b)^2=a^2
(4)
x^2+(rho+R+y)^2=1
(5)
x^2+y^2=a^2
(6)
x^2+(y+R)^2=rho^2
(7)

得到

a=1/2(3-sqrt(5)) approx 0.381966
(8)
b=sqrt(5)-2 approx 0.236068
(9)
r=1/2sqrt(1/5(5-2sqrt(5))) approx 0.16246
(10)
R=sqrt(1/(10)(25-11sqrt(5))) approx 0.200811
(11)
rho=sqrt(1/(10)(5-sqrt(5))) approx 0.525731
(12)
x=1/4(sqrt(5)-1) approx 0.309017
(13)
y=1/2sqrt(1/2(25-11sqrt(5))) approx 0.224514,
(14)

这给出了比率

 a/b=phi,
(15)

其中phi黄金比例(Wells 1986,第 36 页;Brown 2003,第 96 页)。因此,五角星的尖端是黄金三角形

填充五角星的面积,单位尖端到尖端边长(如上图所示)由下式给出

A_(filled)=1/4sqrt(650-290sqrt(5))
(16)
=5/(sqrt(130+58sqrt(5))),
(17)

而仅尖端的面积(对应于奇偶缠绕规则)由下式给出

 A_(unfilled)=5/4sqrt(85-38sqrt(5)).
(18)
GoldenPentagram

可以构造一系列嵌入式五角星以形成更大的五角星,如上图所示(Williams 1979,第 53 页)。如果中心五角星的中心为 (0, 0) 且外接圆半径为 1,则后续五角星的半径为

 r_n=phi^(-n)
(19)

中心为

x_n=-1/4(1-phi^(-n))sqrt(50+22sqrt(5))
(20)
y_n=1/2phi(1-phi^(-n))
(21)

模旋转2pik/5,其中phi黄金比例


另请参阅

分割, 黄金三角形, 大十二面体, 大二十面体, 大星形十二面体, 六芒星, Hoehn 定理, Kepler-Poinsot 多面体, Miquel 五圆定理, Miquel 五角星定理, 五边形, 多角星, 小星形十二面体, 星形, 拉克希米之星

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参考文献

Brown, D. 达芬奇密码。 New York: Doubleday, 2003.Livio, M. 黄金比例:Phi 的故事,世界上最令人惊叹的数字。 New York: Broadway Books, pp. 43-44, 2002.Ogilvy, C. S. 几何之旅。 New York: Dover, pp. 122-125, 1990.Pappas, T. "The Pentagon, the Pentagram & the Golden Triangle." 数学之乐。 San Carlos, CA: Wide World Publ./Tetra, pp. 188-189, 1989.Schwartzman, S. 数学词汇:英语数学术语的词源词典。 Washington, DC: Math. Assoc. Amer., 1994.Steinhaus, H. 数学快照,第 3 版。 New York: Dover, p. 211, 1999.Wells, D. 企鹅好奇和有趣的数字词典。 Middlesex, England: Penguin Books, p. 36, 1986.Williams, R. 自然结构的几何基础:设计资源手册。 New York: Dover, 1979.

请按如下方式引用

Weisstein, Eric W. “五角星。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Pentagram.html

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