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五複合四面體


Tetrahedron5Compounds

可以構造出許多吸引人的五複合四面體。第一個(左圖)是二十面體星狀體之一,其中四面體的 5×4 個頂點對應於正十二面體的 20 個頂點。兩個具有相反手性的五複合四面體結合形成一個十複合四面體(Cundy 和 Rollett 1989)。第二個五複合四面體(右圖)如上所示。

這些複合體在 Wolfram 語言 中實現為PolyhedronData[{"TetrahedronFiveCompound", n}] 對於 n=1 和 2。

Paper sculpture of the tetrahedron 5-compound

上面的插圖顯示了五複合四面體的兩種手性的紙雕模型。

埃舍爾建造了他自己的五複合四面體模型,作為他木刻版畫的研究(Bool et al. 1982, p. 146)。

Tetrahedron5CompoundsAndDuals

這些五複合四面體及其對偶和公共中球如上圖所示。

Tetrahedron5CompoundsIntersectionsAndConvexHulls

公共實體和凸包如上圖所示。對於第一個複合體,內部是一個正二十面體凸包是一個正十二面體

Tetrahedron5-CompoundNet

構造複合體有兩種技術。溫寧格 (Wenninger)(1989,p. 44)提倡的第一種技術使用如上圖所示的 20 個相同的部件,每個部件組裝成一個小型的三件式金字塔。然後將 20 個金字塔以五個環的形式組裝成實體。網格中所示的邊長由下式給出

s_1=1/2(3-sqrt(5))
(1)
=phi^(-2)
(2)
s_2=sqrt(7-3sqrt(5))
(3)
=sqrt(2)phi^(-2)
(4)
s_3=sqrt(3-sqrt(5))
(5)
=sqrt(2)phi^(-1),
(6)

其中 phi黃金比例,用於從邊長為單位長度的正十二面體開始生成的複合體。

Cundy 和 Rollett(1989)提倡一種更精巧的構造方法。雖然據稱比第一種構造方法更簡單,但其形狀不同的部件實際上證明在實踐中更難正確組裝。Cundy 和 Rollett 的方法包括構造一個基礎四面體,在一個頂點周圍放置一個“帽”(從而給出一個有吸引力的二複合四面體作為中間步驟),然後在對面貼上一個三角形金字塔。然後構造十二個與上述型別相同的金字塔,並以三個鏈條的形式邊對邊連線。然後將四個金字塔鏈條佈置在原始兩個四面體的八個頂點周圍,每個鏈條中三個金字塔的重合點被連線起來,使得它們與原始兩個四面體的交點重合,從而使五個金字塔在一個點處接觸。

Tetrahedron5-CompoundFramework

透過用沿其邊緣的斜面支柱替換實體四面體,可以獲得上面吸引人的結構。


另請參閱

二十面體星狀體多面體複合體正四面體

使用 探索

參考文獻

Ball, W. W. R. 和 Coxeter, H. S. M. Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover, p. 135, 1987.Bool, F. H.; Kist, J. R.; Locher, J. L.; 和 Wierda, F. M. C. Escher: His Life and Complete Graphic Work. New York: Abrams, 1982.Cundy, H. 和 Rollett, A. "五個四面體在一個十二面體中" §3.10.8 in Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., pp. 139-141, 1989.Kabai, S. Mathematical Graphics I: Lessons in Computer Graphics Using Mathematica. Püspökladány, Hungary: Uniconstant, p. 163, 2002.Plank, J. "Jim Plank 的摺紙頁面 (模組化)." http://www.cs.utk.edu/~plank/plank/pics/origami/origami.html.Update a linkWang, P. "渲染圖." http://www.ugcs.caltech.edu/~peterw/portfolio/renderings/Wenninger, M. J. Polyhedron Models. New York: Cambridge University Press, p. 44, 1989.

請引用本文為

Weisstein, Eric W. "五複合四面體。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/Tetrahedron5-Compound.html

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