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四面体方程


TetrahedralEquationOrientations

四面体方程,类似于 二十面体方程,是一组与 正八面体 的射影几何相关的方程。考虑一个以 (0,0,0) 为中心的 四面体,其 z-轴方向为四重 (C_3) 旋转对称轴,并且顶部三个边之一位于 xz-平面内(左图)。在此图中,顶点显示为黑色,面中心显示为红色,边中点显示为蓝色。

TetrahedralEquationProjections

最简单的四面体方程是通过使用从其 外接球 南极到平面 z=0球面投影,投影单位 外接圆半径 的四面体的顶点来定义的,并将这些顶点位置(在复 xy-平面中解释为复数)表示为代数方程的根。结果投影如上左图所示,黑点是顶点位置。得到的方程是

 z^4-2sqrt(2)z=0,
(1)

其中 z 在这里指的是复平面中的坐标(不是投影平面上方的高度)。

如果改为投影单位 内切圆半径 的四面体(上图第二个图),则表示面中心位置(红点)的方程由下式给出

 2sqrt(2)z^3+1=0.
(2)

最后,如果投影单位 中半径 的八面体(上图右图),则表示边中点位置(蓝点)的方程由下式给出

 z^6+5sqrt(2)z^3-1=0.
(3)

请注意,由于这些方程涉及变量的 3 次幂的倍数,因此将实体旋转 2pi/6 弧度会改变量从 z^3(ze^(2pii/6))^3=-z^3,从而产生相同的方程模 z^3 次幂的负号,这对应于绕虚轴翻转根的位置。

TetrahedralEquationOrientations2
TetrahedralEquationProjections2

如果四面体改为定向,使其顶部和底部面平行于 xy-平面,则给出投影顶点、面中心和边中点的相应方程为

9z^4-16iz^2+4=0
(4)
121z^4+16isqrt(3)z^2+4=0
(5)
4z^6-z^2=0,
(6)

分别。


另请参阅

二十面体方程, 八面体方程, 四面体图, 四面体

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请引用为

Weisstein, Eric W. "四面体方程。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/TetrahedralEquation.html

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