八边形
在几何学中,八边形,又称八角形[1]是指有八条边和八个顶点的多边形,其内角和为1080度[2]。八边形有很多种,其中对称性最高的是正八边形。其他的八边形依照其类角的性质可以分成凸八边形和非凸八边形,其中凸八边形代表所有内角角度皆小于180度。非凸八边形可以在近一步分成凹八边形和星形八边形,其中星形八边形是边自我相交的八边形。
正八边形 | |
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![]() 一个正八边形 | |
类型 | 正多边形 |
对偶 | 正八边形(本身) |
边 | 8 |
顶点 | 8 |
对角线 | 20 |
施莱夫利符号 | {8} t{4} |
考克斯特符号 | ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
对称群 | 二面体群 (D8), order 2×8 |
面积 | |
内角(度) | 135° |
内角和 | 1080° |
特性 | 凸、圆内接多边形、等边多边形、等角多边形、等边图形 |
性质

所有八边形都可以利用顶点切割成6个三角形,而每个三角形的内角和为180度,因此所有八边形的内角和都是1080度[2]。特别的,因为任意多边形最终会绕一圈连回最初的点,因此所有外角的和等于圆周,因此所有多边形的外角和都是360度。
若在一个任意八边形的每个边上都构造一个边长与原八边形相同的正方形,其中一个边为八边形的边,且他们都统一在该八边形的内部或外部,则每个正方形向对面正方形的几何中心连心线的中间点所构成的四边形其对角线会垂直且等长[3]:Prop. 9。
而任意八边形的中点八边形,即把任意八边形每个边中点与相邻边中点连接成的八边形,换句话说就是对偶八边形,若将这种八边形每个边上都构造一个边长与原八边形相同的正方形,且他们都统一在该八边形的内部或外部,则每个正方形向对面正方形的重心连心线的中点所构成的四边形是正方形[3]:Prop. 10。
任意八边形都有这种性质,不论凸、非凸或复杂八边形,但八条边的复合图形则除外。
正八边形
正八边形是指所有边等长、所有角等角的八边形,由八条相同长度的边和八个相同大小的角构成,是一种正多边形。正八边形的内角是 3π/4 弧度,换算成角度是135度。在施莱夫利符号中用 {8} 来表示[4]。由于正八边形可看作是截去所有顶点的正方形,即截角的正方形,因此在施莱夫利符号中也可以计为 t{4}。而截角的八边形为十六边形,在施莱夫利符号计为 t{8}。正八边形可以被分割成两个梯形跟一个矩形,这种图称为八边形-四边形图[5]。
面积
对于一个已给定边长a的正八边形,其面积为:
若已知内切圆半径或边心距为r,则其面积为:

其面积也可以表示为:
其中,S是八边形的宽度,其值与次短对角线相等;a是边长,或者某个底边的长度。这个面积的公是十分容易证明。取一个正八边形,在正八边形外变化一个正方形,并确保正方形与正八边形的其中四条边部分重叠,然后将正方形四个直角依据正八边形的边长分割出四个等腰直角三角形。取下四个等腰直角三角形可以拼出一个边长与正八边形边长相等的正方形
已知边长为a,则其宽度S是
然后面积为
若以宽度来表示其面积,则为
另外一个简化的面积表示为
若已知S,边长a就能被确定,即上面将正方形切割成正八边形的过程
被切去的三角形的底边长,也可以由S和a计算得:
构造
- 先画一个圆,做一个内接正方形ABCD。
- 过圆心O向任意一边(设为AB)做垂线并延长,延长线交圆O于E。
- 分别以A,B为圆心,AE为半径画弧,交圆于E,F,G,H。
- 连接EAFBGCHD,即为正八边形。
其他八边形
除了正八边形之外,还有多种不同的八边形。例如常见的T字形、和「」字,就是一种凹八边形。
扭歪八边形

扭歪八边形,又称不共面八边形,是指顶点并非完全共面的八边形。
![]() 立方体, 正方形对角线 |
![]() 立方体 |
![]() 交叉立方体 |
![]() |
八边形的对称性
![]() |
八边形的11种对称性 |
正八边形具有Dih8的二面体群对称性,阶数为16。九边形的二面体群对称群共有3个子群,他们分别为:Dih4、Dih2和Dih1;其循环群也有4个子群,他们分别为:Z8、Z4、Z2和Z1。
![]() r16 | ||
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![]() d8 |
![]() g8 |
![]() p8 |
![]() d4 |
![]() g4 |
![]() p4 |
![]() d2 |
![]() g2 |
![]() p2 |
![]() a1 |
使用
八边形经常用在艺术品、建筑物或产品设计上。例如八角门[10][11]。在建筑物主体上,八边形通常会使建筑物程八角柱,例如十三行博物馆的主要建筑物[12]。在产品设计上,知名电脑公司苹果公司曾以八边形的形状进行iPhone的设计[13]。
参见
- 八边形数
参考文献
- . 国家教育研究院. [2016-08-28]. (原始内容存档于2016-09-14).
- . coolmath.com. [2017-05-28]. (原始内容存档于2019-08-10).
- Dao Thanh Oai (2015), "Equilateral triangles and Kiepert perspectors in complex numbers" (页面存档备份,存于), Forum Geometricorum 15, 105--114.
- Wenninger, Magnus J., , Cambridge University Press: 9, 1974 [2016-08-27], ISBN 9780521098595, (原始内容存档于2016-08-11).
- Luigia Berardia, Mario Gionfriddob, Rosaria Rota Pressdate=2010-07-28, 310 (13–14): 1979–1985, doi:10.1016/j.disc.2010.03.012.
- Weisstein, Eric W. (编). . at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语).
- Coxeter, H.S.M., , Cambridge University Press, 1991, ISBN 0-521-39490-2
- Complex Regular Polytopes,[7] 11.1 Regular complex polygons p.103
- Hendrickson, James B. . Journal of the American Chemical Society. 1967, 89 (26): 7036–7043. doi:10.1021/ja01002a036.
- . 鹿港采风古意导览. [2016-08-28]. (原始内容存档于2019-05-02).
- . 吉琦. [2016-08-28]. (原始内容存档于2019-05-02).
- 十三行博物馆 (页面存档备份,存于) 八角柱建筑 在最后一段
- . 虎嗅网. 科技新报. 2015-12-09 [2016-08-28]. (原始内容存档于2020-10-23).