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DodecahedronUnfolding

展开是指沿着棱切割并展平多面体以形成网格。确定如何将多面体展开成网格是很棘手的。例如,不能沿着围绕面的所有棱进行切割,否则面将完全分离。此外,对于没有共面面的多面体,必须从每个顶点至少切割一条棱,否则多面体将无法展平。事实上,必须切割的棱对应于一种特殊的图,称为骨架多面体生成树 (Malkevitch)。

UnfoldingCube
UnfoldingTetrahedron

1987年,K. Fukuda 推测,凸多面体都不允许自重叠展开。上面的顶图显示了 M. Namiki 发现的对该推测的反例。随后也发现了可展开的四面体(上面的底图)。G. Valette 也发现了另一个允许重叠展开的非正则凸多面体(在 Buekenhout 和 Parker 1998 年中展示)。

UnfoldingNet
Unfolding1
Unfolding2

由相同的网格构造不同的多面体的例子并不难构造,但 Fukuda 推测每个凸多面体都可以从其任何展开图中唯一地构造出来。上面显示的反例是由 T. Matsui 发现的。

关于每个凸多面体是否允许自非重叠展开(Shephard 1975)的问题仍然未解决 (Malkevitch)。Shephard 猜想指出(并且大多数数学家相信)答案是肯定的。

也可以考虑沿多面体棱以外的其他路径进行切割。例如,星形展开是一种通过沿其表面上的最短路径切割来展开多面体的方法。Aronov 和 Rourke (1992) 证明,每个凸三维多面体都有一个星形展开 (Malkevitch)。


另请参阅

网格, 多面体, Shephard 猜想, 骨架

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参考文献

Agarwal, P.; Aronov, B.; O'Rourke, J.; and Schevon, C. "星形多面体展开及其应用。" SIAM J. Comput. 26, 1689-1713, 1997.Aronov, B. and O'Rourke, J. "星形展开的非重叠性。" Disc. Comput. Geom. 8, 219-250, 1992.Biedl, T.; Demaine, E.; Demaine, M.; Lubiw, A.; O'Rourke, J.; Overmars, M.; Robbins, S.; and Whitesides, S. "展开一些正交多面体类。" In Proc. 10th Canadian Conference on Computational Geometry, pp. 70-71, 1998.Bern, M.; Demaine, E. D.; Eppstein, D.; and Kuo, E. "不可展开的多面体。" Proc. 11th Canadian Conference on Computational Geometry, pp. 13-16, 1999. 1999 年 8 月 3 日的预印本可从 http://arxiv.org/abs/cs.CG/9908003 获取。Bouzette, S.; Buekenhout, F.; Dony, E.; and Gottcheiner, A. "与关联几何相关的多面体和多胞形的展开理论。" Designs, Codes and Cryptography 10, 115-136, 1997.Buekenhout, F. and Parker, M. "正则凸多胞形在维度 <=4 中的网格数。" Disc. Math. 186, 69-94, 1998.Eppstein, D. "展开的多面体。" http://www.ics.uci.edu/~eppstein/junkyard/unfold.html.Erickson, J. "展开凸多胞形。" http://compgeom.cs.uiuc.edu/~jeffe/open/unfold.html.Fukuda, K. "凸多胞形的奇异展开。" http://www.ifor.math.ethz.ch/~fukuda/unfold_home/unfold_open.html. Fukuda, K. UnfoldPolytope Mathematica 程序包。 http://www.cs.mcgill.ca/~fukuda/download/mathematica/.Lubiw, A. and O'Rourke, J. "何时可以将多边形折叠成多胞形?" Technical Report 48, Department of Computer Science, Smith College, June, 1996.Malkevitch, J. "网格:用于二维表示多面体的工具。" http://www.ams.org/new-in-math/cover/nets.html.Malkevitch, J. "展开多面体。" http://www.york.cuny.edu/~malk/unfolding.html.Malkevitch, J. "几何学与剪刀。" La Recherche. No. 346, Oct. 2001. http://www.larecherche.fr/special/web/web346.html. Namiki, M.; Matsui, T.; and Fukuda, K. "具有不良展开的 3-多面体。" In UnfoldPolytope Mathematica 程序包。 1993. http://www.cs.mcgill.ca/~fukuda/download/mathematica/.O'Rourke, J. "计算几何中的折叠和展开。" In Proc. Japan Conference on Discrete and Computational Geometry 1998. Heidelberg, Germany: Springer-Verlag, pp. 258-266, 2000.Schevon, C. and O'Rourke, J. "关于随机展开的猜想。" Technical Report JHU-87/20, John Hopkins University, Baltimore, 1987.Shephard, G. C. "具有凸网格的凸多胞形。" Math. Proc. Camb. Phil. Soc. 78, 389-403, 1975.Tarasov, A. "没有自然展开的多面体。" Russian Math. Surveys 54, 656-657, 1999.

在 上被引用

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请引用本文为

Weisstein, Eric W. "展开。" 来自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Unfolding.html

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