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測地圓頂


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測地圓頂是對 柏拉圖立體 或其他 多面體 進行三角剖分,以產生對 球體(或 半球體)的近似。第 n 階測地化操作將多面體的每個多邊形替換為該多邊形的 外接球 上的階數-n 正則鑲嵌的投影。

上圖顯示了 立方體十二面體二十面體八面體四面體(從左到右)的基本體(頂行)和 1 到 3 階的測地化(從上到下),使用以下方法計算得出Geodesate[poly, n] 在 Wolfram 語言 包中PolyhedronOperations`. 使用略有不同的方法計算的測地多面體在 Wolfram 語言 中實現為GeodesicPolyhedron[poly].

第一個測地圓頂於 1922 年在德國耶拿的蔡司光學公司頂部建成,作為其天文館投影儀的投影面。R. 巴克敏斯特·富勒隨後普及了所謂的測地圓頂,並對其進行了更深入的探索。富勒最初的圓頂是由 二十面體 構建的,方法是在每個 多面體頂點 周圍新增 等腰三角形,並稍微重新定位 多面體頂點。在這樣的圓頂中,多面體頂點 和麵的中心都不一定與中心距離完全相同。但是,這些條件近似滿足。

在 Kniffen (1994) 討論的測地圓頂中,多面體頂點 角的和被選擇為常數。給定一個 柏拉圖立體,設 e 為邊的數量,v 為頂點的數量,

 e^'=(2e)/v
(1)

為在 多面體頂點 相交的邊的數量,n 為構成 多邊形 的邊的數量。將舊 多面體頂點 點的角度稱為 A,將新 多面體頂點 點的角度稱為 F。那麼

A=B
(2)
2e^'A=nF
(3)
2A+F=180 degrees.
(4)

解出 A 得到

 2A+(2e^')/nA=2A(1+(e^')/n)=180 degrees
(5)
 A=90 degreesn/(e^'+n),
(6)

並且

 F=(2e^')/nA=180 degrees(e^')/(e^'+n).
(7)

多面體頂點 之和為

 Sigma=nF=180 degrees(e^'n)/(e^'+n).
(8)
立體eve^'nAFSigma
四面體643345 degrees90 degrees270 degrees
八面體12643384/7 degrees1026/7 degrees3084/7 degrees
立方體12834513/7 degrees771/7 degrees3084/7 degrees
十二面體302035561/4 degrees671/2 degrees3371/2 degrees
二十面體301253333/4 degrees1121/2 degrees3371/2 degrees

Wenninger 和 Messer (1996) 給出了用於求解測地圓頂中任何測地弦因子和二面角的通用公式。


另請參閱

球體, 球面多面體, 球面三角形, 三角形對稱群

使用 探索

WolframAlpha

更多嘗試

參考資料

Kenner, H. 測地數學及其應用。 加利福尼亞州伯克利:加州大學出版社,1976 年。Kniffen, D. "業餘天文學家的測地圓頂。" 天空與望遠鏡 88, 90-94, 1994 年 10 月。Messer, P. W. "測地圓頂的數學公式。" Wenninger, M. 球面模型。 紐約:多佛出版社,第 145-149 頁,1999 年。Pappas, T. "列奧納多·達·芬奇的測地圓頂。" 數學的樂趣。 加利福尼亞州聖卡洛斯:Wide World Publ./Tetra, p. 81, 1989.Wells, D. 企鵝好奇與趣味幾何詞典。 倫敦:企鵝出版社,第 85-86 頁,1991 年。Wenninger, M. J. 和 Messer, P. W. "球面上的圖案。" 國際空間結構雜誌 11, 183-192, 1996.Wenninger, M. "測地圓頂。" 球面模型。 紐約:多佛出版社,第 80-124 頁,1999 年,第 4 章。

在 上引用

測地圓頂

引用為

Weisstein, Eric W. "測地圓頂。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/GeodesicDome.html

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