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立方體二複合體


Cube2Compounds

有許多吸引人的多面體複合體是由兩個立方體構成的。第一個(左圖)是透過讓兩個立方體共享相對的多面體頂點,然後將其中一個繞 C_3 軸旋轉六分之一圈得到的(Holden 1991,第 34 頁)。第二個(中圖)結合了兩個立方體,它們沿著 C_4 軸相互旋轉 45 degrees。第三個(右圖)由兩個立方體組成,它們圍繞一個共同的 C_2 軸相互旋轉 90 degrees

這些複合體在 Wolfram 語言中實現為PolyhedronData[{"CubeTwoCompound", n}],其中 n=1、2、3。

Cube2-CompoundFrame

C_3 複合體在 M. C. 埃舍爾 1948 年的木刻版畫《星星》中出現了兩次(左下方是斜面線框,下方中心是實體)(Forty 2003,圖版 43)。

Cube2CompoundsAndDuals

上面展示了這些立方體二複合體及其八面體二複合體 對偶和共同中球體

Origami cube 2-compound
Cube2CompoundC3Net

上面的左圖展示了一個摺紙立方體 C_3 二複合體(Brill 1996,第 90-92 頁)。右圖展示了該複合體一個金字塔面的展開圖。每個金字塔部分由兩個 doms(1-2 個直角三角形)和一個等腰直角三角形組成。如果原始立方體的邊長為 1,則展開圖的邊長由下式給出

s_1=1/2
(1)
s_2=1/2sqrt(2)
(2)
s_3=1
(3)
s_4=1/2sqrt(5).
(4)

第一個複合體外殼的表面積是

 S=(15)/2,
(5)

與每個原始立方體的 S=6 相比。令人驚訝的是,該複合體的表面積因此是一個有理數。

Cube2CompoundsIntersectionsAndConvexHulls

對於第一個複合體,共同的實體是一個六方雙稜錐,凸包是一個拉長的六方雙稜錐,而對於第二個複合體,共同的實體和凸包都是八面體稜柱

Rotation of a cube about a C3 axis of another cube

如果第二個立方體繞 C_3 軸相對於固定立方體旋轉,則上面以黑色指示的邊在整個 1/3 圈旋轉過程中保持相交。交點的 x 座標作為旋轉角 theta 的函式由以下複雜表示式給出

 x=(12costheta-3cos(2theta)-sqrt(3)[4sintheta+sin(2theta)])/(2[6+2costheta+cos(2theta)-2sqrt(3)(costheta-1)sintheta]).
(6)

另請參閱

立方體, 立方體三複合體, 立方體四複合體, 立方體五複合體, 立方體六複合體, 立方體七複合體, 立方體十複合體, 立方體二十複合體, 多面體複合體

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參考文獻

Brill, D. "Double Cube." Brilliant Origami: A Collection of Original Designs. 東京: Japan Pub., pp. 9 和 90-95, 1996.Escher, M. C. "Stars." 木刻版畫. 1948. http://www.mcescher.com/Gallery/back-bmp/LW359.jpg.Forty, S. M. C. Escher. Cobham, England: TAJ Books, 2003.Hart, G. "Compound of Two Cubes." http://www.georgehart.com/virtual-polyhedra/vrml/cubes_D6_D3.wrl.Holden, A. Shapes, Space, and Symmetry. New York: Dover, 1991.Steinhaus, H. Mathematical Snapshots, 3rd ed. New York: Dover, p. 213, 1999.Verheyen, H. F. Symmetry Orbits. Boston, MA: Birkhäuser, 2007.

請引用為

Weisstein, Eric W. “立方體二複合體。” 來自 —— 資源。 https://mathworld.tw/Cube2-Compound.html

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