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Gömböc


Gömböc(匈牙利語意為“類球體”)是一類凸固體的名稱,這類固體具有唯一的穩定平衡點和唯一的非穩定平衡點。1995年,V. 阿諾德推測 Gömböc 存在,Domokos 和 Várkonyi 在 2006 年首次證明了它們的存在 (Rehmeyer 2007)。最初發現的 Gömböc 類似於具有陡峭背面和扁平底部的收縮球體。Domokos 和 Várkonyi (2008) 隨後展示了高圓頂龜殼(形狀與 Gömböc 相似)的幾何形狀如何接近自扶正的最佳狀態。

Gomboc21Polyhedron

屬於這一類的多面體骨架(和實體)被稱為單穩單態多面體 (Domokos et al. 2020, Varkonyi and Domokos 2006a, Domokos and Kovács 2023)。雖然均質、單穩單態多面體實體的存在已被證明 (Lángi 2022),但尚無已知示例 (Domokos and Kovács 2023)。然而,Domokos 和 Kovács (2023) 描述了一個單穩單態 0-多面體(即質量均勻分佈在其頂點上的多面體)的示例,該多面體具有 21 個面和 21 個頂點,如上圖所示。

Gombocs

Sloan (2023) 給出了顯式解析方程,描述了上述兩個 Gömböc 在球座標中的邊界。

 r^4=1+4betasinphicos(theta-5phi),

第一個方程由下式給出

它在 phi=pi/2, theta=3pi/2phi=pi/2, theta=pi/2 處分別具有唯一的穩定和非穩定平衡點。這裡 beta 是一個小的正常數,其中 beta<=0.15 似乎就足夠了 (Sloan 2023)。

 r^4=1+4betasinphicos[theta-(3pi)/2(cosphi-(cos^3phi)/3)],

第二個解析 Gömböc 由下式給出


它在 phi=pi/2, theta=pitheta=pi/2, phi=0 處分別具有唯一的穩定和非穩定平衡點。這裡,beta 是一個小的正常數,其中 beta<=0.17 似乎就足夠了 (Sloan 2023)。

另請參閱

Conway-Guy 多面體, 單穩態多面體

n-complete graph

參考文獻

Domokos, G. "My Lunch with Arnold." Math. Intell. 28, 31-33, 2006.Domokos, G. and Várkonyi, P. L. "Geometry and Self-Righting of Turtles." Proc. Roy. Soc. B 275, 11-17, 2008. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2562404/?tool=pmcentrez.Domokos, G. and Kovács, F. "Conway's Spiral and a Discrete Gömböc with 21 Point Masses." Amer. Math. Monthly 130, 795-807, 2023.Domokos, G.; Kovács, F.; Lángi, Z.; Regős, K.; and Varga, P. T. "Balancing Polyhedra." Ars Math. Contemp. 19, 95-124, 2020.Lángi, Z. "A Solution to Some Problems of Conway and Guy on Monostable Polyhedra." Bull. London Math. Soc. 54, 501-516, 2022.Rehmeyer, J. "MathTrek: Can't Knock It Down." Apr. 5, 2007. http://sciencenews.org/view/generic/id/8383/title/Cant_Knock_It_Down.Sloan, M. L. "An Analytical Gomboc." 19 Jun 2023. https://arxiv.org/abs/2306.14914.Várkonyi, P. L. and Domokos, G. "Static Equilibria of Rigid Bodies: Dice, Pebbles and the Poincaré-Hopf Theorem." J. Nonlin. Sci. 16, 255-281, 2006a.Várkonyi, P. L. and Domokos, G. "Mono-Monostatic Bodies: The Answer to Arnold's Question." Math. Intell. 28, 34-38, 2006b.

Gömböc

請引用為

Weisstein, Eric W. "Gömböc。" 來自 ——Wolfram 網路資源。 https://mathworld.tw/Gomboc.html

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