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五角星


Pentagram

五角星,也稱為五角星形、五芒星、五角星符或五角星,是星形多邊形 {5/2}

它是一種異教宗教符號,是地球上最古老的符號之一,已知早在公元前 4000 年就已使用。它代表“神聖的女性”或“神聖的女神”(Brown 2003,第 35-37 頁)。然而,在現代美國流行文化中,它更常代表崇拜魔鬼。在小說達芬奇密碼中,垂死的盧浮宮博物館館長雅克·索尼埃用自己的血在腹部畫了一個五角星,作為識別兇手的線索(Brown 2003,第 35 頁)。

PentagramLengths

在上圖中,設從一個尖端到另一個相連尖端的長度為單位長度,從尖端到相鄰凹陷的長度為a,內五邊形的邊長為b,內五邊形的內切圓半徑為r,內五邊形的外接圓半徑為R,五角星的外接圓半徑為rho,附加的水平和垂直距離分別為xy,如標籤所示。然後,指示的長度是透過同時求解七個方程組給出的

2a+b=1
(1)
r^2+(1/2b)^2=R^2
(2)
r^2+(a+1/2b)^2=rho^2
(3)
(rho-r)^2+(1/2b)^2=a^2
(4)
x^2+(rho+R+y)^2=1
(5)
x^2+y^2=a^2
(6)
x^2+(y+R)^2=rho^2
(7)

得到

a=1/2(3-sqrt(5)) approx 0.381966
(8)
b=sqrt(5)-2 approx 0.236068
(9)
r=1/2sqrt(1/5(5-2sqrt(5))) approx 0.16246
(10)
R=sqrt(1/(10)(25-11sqrt(5))) approx 0.200811
(11)
rho=sqrt(1/(10)(5-sqrt(5))) approx 0.525731
(12)
x=1/4(sqrt(5)-1) approx 0.309017
(13)
y=1/2sqrt(1/2(25-11sqrt(5))) approx 0.224514,
(14)

這給出了比率

 a/b=phi,
(15)

其中phi黃金比例(Wells 1986,第 36 頁;Brown 2003,第 96 頁)。因此,五角星的尖端是黃金三角形

填充五角星的面積,單位尖端到尖端邊長(如上圖所示)由下式給出

A_(filled)=1/4sqrt(650-290sqrt(5))
(16)
=5/(sqrt(130+58sqrt(5))),
(17)

而僅尖端的面積(對應於奇偶纏繞規則)由下式給出

 A_(unfilled)=5/4sqrt(85-38sqrt(5)).
(18)
GoldenPentagram

可以構造一系列嵌入式五角星以形成更大的五角星,如上圖所示(Williams 1979,第 53 頁)。如果中心五角星的中心為 (0, 0) 且外接圓半徑為 1,則後續五角星的半徑為

 r_n=phi^(-n)
(19)

中心為

x_n=-1/4(1-phi^(-n))sqrt(50+22sqrt(5))
(20)
y_n=1/2phi(1-phi^(-n))
(21)

模旋轉2pik/5,其中phi黃金比例


另請參閱

分割, 黃金三角形, 大十二面體, 大二十面體, 大星形十二面體, 六芒星, Hoehn 定理, Kepler-Poinsot 多面體, Miquel 五圓定理, Miquel 五角星定理, 五邊形, 多角星, 小星形十二面體, 星形, 拉克希米之星

使用 探索

參考文獻

Brown, D. 達芬奇密碼。 New York: Doubleday, 2003.Livio, M. 黃金比例:Phi 的故事,世界上最令人驚歎的數字。 New York: Broadway Books, pp. 43-44, 2002.Ogilvy, C. S. 幾何之旅。 New York: Dover, pp. 122-125, 1990.Pappas, T. "The Pentagon, the Pentagram & the Golden Triangle." 數學之樂。 San Carlos, CA: Wide World Publ./Tetra, pp. 188-189, 1989.Schwartzman, S. 數學詞彙:英語數學術語的詞源詞典。 Washington, DC: Math. Assoc. Amer., 1994.Steinhaus, H. 數學快照,第 3 版。 New York: Dover, p. 211, 1999.Wells, D. 企鵝好奇和有趣的數字詞典。 Middlesex, England: Penguin Books, p. 36, 1986.Williams, R. 自然結構的幾何基礎:設計資源手冊。 New York: Dover, 1979.

請按如下方式引用

Weisstein, Eric W. “五角星。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/Pentagram.html

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