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大二十面體


GreatIcosahedron

大二十面體,不要與大icosidodecahedron大icosicosidodecahedron混淆,是開普勒-泊松多面體,其對偶大星形十二面體。它也是 Maeder 索引為 53 (Maeder 1997)、Wenninger 索引為 41 (Wenninger 1989)、Coxeter 索引為 69 (Coxeteret al.1954) 和 Har'El 索引為 58 (Har'El 1993) 的均勻多面體。它具有Schläfli 符號 {3,5/2}Wythoff 符號 35/2|5/3

大二十面體可以從邊長為單位長度的二十面體構建,方法是取 20 組頂點,這些頂點彼此間隔距離 phi,即黃金比例。因此,該實體由 20 個等邊三角形組成。它們的排列方式的對稱性使得所得實體包含 12 個五角星。

SquashedDodecahedronNet
icos20
GreatIcosahedronPyramidNet
GreatIcosahedronPyramid
GreatIcosahedronConst

最容易構建大二十面體的方法是,從相應的網格(左上圖)構建一個“壓扁的”十二面體(右上圖)。然後,使用左下圖所示的網格,構建 12 個五角星錐體(中下圖),並將它們貼在凹坑中(右下圖)。Cundy 和 Rollett (1989, pp. 98-99) 給出了這種構建方法。如果十二面體的邊長為單位長度,則五角星錐體的高度(在十二面體面之上)由求解五角錐體的邊長方程給出

 e=sqrt(h^2+1/(10)(5+sqrt(5))a^2)
(1)

其中 a=1,得到

 h=sqrt(1/5(5+2sqrt(5))).
(2)

然後,從十二面體的中心到錐體頂點的距離由下式給出

 H=h+r=1/2sqrt(1/2(25+11sqrt(5))),
(3)

其中 r十二面體內半徑

大二十面體的骨架與二十面體圖同構。

Paper sculpture of the great icosahedron

上面的插圖顯示了一個大二十面體的紙雕。模型的每個面平面都是不同的顏色,但成對的平行面使用相同的顏色。該模型由 180 個部件製成。

GreatIcosahedronTriangle

五角星錐體的尺寸可以透過檢查大二十面體的三角形截面來確定。在這個三角形中,每條邊都按比例 phi:1:phi 分割,並如圖所示繪製線條。然後,左側和右側的淺色陰影部分對應於兩個錐體的側面,中心陰影部分是前兩個錐體之間錐體的“唇”。此外,圖中的填充部分對應於刻在大二十面體中的二十面體的一個面。在上面圖形的符號中,

|MP|=1/(10)sqrt(15)
(4)
|MT_2|=1/2sqrt(3)
(5)
|T_1T_3|=1/2(sqrt(5)-1)=phi-1
(6)
|CP_2|=sqrt(1/5(7+3sqrt(5)))
(7)
|PA_2|=1/5sqrt(10).
(8)

由邊長為單位長度的十二面體構建的大二十面體的邊長(其中邊被解釋為在面平面相交處斷開)由下式給出

s_1=1/5sqrt(10)
(9)
s_2=1
(10)
s_3=1/2(1+sqrt(5))
(11)
s_4=sqrt(1/5(7+3sqrt(5))).
(12)

它的外接球半徑

 R=1/2sqrt(1/2(25+11sqrt(5))),
(13)

然後表面積體積

S=3sqrt(3)(5+4sqrt(5))
(14)
=3sqrt(15(21+8sqrt(5)))
(15)
V=1/4(25+9sqrt(5)).
(16)
GreatIcosahedronHull

大二十面體的凸包是一個正二十面體二十面體的對偶是十二面體,所以大二十面體的對偶是十二面體星狀體之一 (Wenninger 1983, p. 40)


另請參閱

大十二面體, 大星形十二面體, 大截角二十面體, 開普勒-泊松多面體, 小星形十二面體

使用 探索

參考文獻

Coxeter, H. S. M.; Longuet-Higgins, M. S.; 和 Miller, J. C. P. "Uniform Polyhedra." Phil. Trans. Roy. Soc. London Ser. A 246, 401-450, 1954.Cundy, H. 和 Rollett, A. "The Great Icosahedron. 3^(5/2)." §3.6.4 in Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., pp. 96-99, 1989.Fischer, G. (Ed.). Plate 106 in Mathematische Modelle aus den Sammlungen von Universitäten und Museen, Bildband. Braunschweig, Germany: Vieweg, p. 105, 1986.Har'El, Z. "Uniform Solution for Uniform Polyhedra." Geometriae Dedicata 47, 57-110, 1993.Maeder, R. E. "53: Great Icosahedron." 1997. https://www.mathconsult.ch/static/unipoly/53.html.Wenninger, M. J. Dual Models. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 40, 1983.Wenninger, M. J. "Great Icosahedron." Model 41 in Polyhedron Models. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 63, 1989.

請引用為

Weisstein, Eric W. "Great Icosahedron." 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/GreatIcosahedron.html

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