扭稜四角反角柱

扭稜四角反角柱英文:Snub square antiprism)是詹森多面體的其中一個,其所引為J85[1]。它無法由柏拉圖立體正多面體)和阿基米得立體半正多面體)經過切割、增補而得來。扭稜四角反角柱是詹森多面體中的基本立體之一。詹森多面體是凸多面體,面皆由正多邊形組成但不屬於均勻多面體,共有92種。這些立體最早在1966年由諾曼·詹森(Norman Johnson)命名並給予描述[2]

扭稜四角反角柱
扭稜四角反角柱
類別詹森多面體
J84 - J85 - J86
識別
名稱扭稜四角反角柱
參考索引J85
鮑爾斯縮寫
snisquap
數學表示法
施萊夫利符號ss{2,8}在维基数据编辑
性質
26
40
頂點16
歐拉特徵數F=26, E=40, V=16 (χ=2)
組成與佈局
面的種類8+16個三角形
2個正方形
頂點圖8個(35)
8個(34.4)
對稱性
對稱群D4v
特性
凸多面體
圖像
立體圖

展開圖

性質

扭稜四角反角柱共由26個、40條和16頂點所組成[3][4][5]。在其26個面中,有24個三角形和2個正方形[3]。在其16個頂點中,有8個頂點是5個三角形的公共頂點[5],在頂點圖中可以用[35]來表示[6]、另外8個頂點是4個三角形和1個正方形的公共頂點[5],在頂點圖中可以用[34,4]來表示[6]

構造

形如其名地,扭稜四角反角柱可以透過將四角反角柱套用扭稜變換來構造。在施萊夫利符號中可以表示為ss{2,8},其中s{2,8}四角反角柱[7],其中的扭稜是考克斯特扭稜;而在康威扭稜中,扭稜四角反角柱可以透過將四角錐套用康威扭稜來構造,在康威多面體表示法中可以表示為sY4[8]

體積與表面積

若一個扭稜四角反角柱邊長為,則其表面積為:[9]

[10]

而其體積為:

其中是下列多項式的最大實根:

[11]

頂點座標

為下列三次式的正實根,約為

和h約為

則邊長為2的扭稜四角反角柱的頂點座標由下列頂點的軌道的並集在繞z軸旋轉90°和繞垂直於z軸並與x軸夾角22.5°的直線旋轉180°所產生的空間對稱群群作用下給出:[12]

扭稜反角柱

類似的造方式之多面體還有扭稜三角反角柱(施萊夫利符號:ss{2,6})為經過扭稜變換的三角反角柱(可以視為一個對稱性較低的正八面體),其結果為偽二十面體(可以視為一個對稱性較低的正二十面體)。另一個為扭稜五角反角柱(施萊夫利符號:ss{2,10})甚至是更高邊數的扭稜反角柱,但其結果不會是由正三角形構成的凸多面體。邊數更少的扭稜二角反角柱(施萊夫利符號:ss{2,4})對應另一個詹森多面體——扭稜鍥形體,但必須在二角反角柱中保留兩個退化的對角面(以紅色繪製)。這些都可以視為一系列扭稜反角柱無窮序列的一項。[7]

扭稜反角柱
對稱性 D2d, [2+,4], (2*2) D3d, [2+,6], (2*3) D4d, [2+,8], (2*4) D5d, [2+,10], (2*5)
反角柱
s{2,4}
A2
node_h 2x node_h 4 node 
(頂點:4、 邊:8、 面:6)

s{2,6}
A3 页面存档备份,存于
node_h 2x node_h 6 node 
(頂點:6、 邊:12、 面:8)

s{2,8}
A4 页面存档备份,存于
node_h 2x node_h 8 node 
(頂點:8、 邊:16、 面:10)

s{2,10}
A5 页面存档备份,存于
node_h 2x node_h 10 node 
(頂點:10、 邊:20、 面:12)
截角反角柱
ts{2,4}
tA2
(頂點:16、邊:24、面:10)

ts{2,6}
tA3 页面存档备份,存于
(頂點:24、 邊:36、 面:14)

ts{2,8}
tA4 页面存档备份,存于
(頂點:32、 邊:48、 面:18)

ts{2,10}
tA5 页面存档备份,存于
(頂點:40、 邊:60、 面:22)
對稱性 D2, [2,2]+, (222) D3, [3,2]+, (322) D4, [4,2]+, (422) D5, [5,2]+, (522)
扭稜反角柱 J84 二十面體 J85
sY3 页面存档备份,存于 = HtA3 sY4 页面存档备份,存于 = HtA4 sY5 页面存档备份,存于 = HtA5

ss{2,4}
(頂點:8、 邊:20、 面:14)

ss{2,6}
(頂點:12、 邊:30、 面:20)

ss{2,8}
(頂點:16、 邊:40、 面:26)

ss{2,10}
(頂點:20、 邊:50、 面:32)

參見

參考文獻

  1. Weisstein, Eric W. (编). . at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语).
  2. Johnson, Norman W., , Canadian Journal of Mathematics, 1966, 18: 169–200, MR 0185507, Zbl 0132.14603, doi:10.4153/cjm-1966-021-8
  3. David I. McCooey. . [2022-09-07]. (原始内容存档于2022-09-09).
  4. . qfbox.info. [2022-09-09]. (原始内容存档于2022-09-09).
  5. . polyhedra.tessera.li. [2022-09-09]. (原始内容存档于2022-09-09).
  6. Richard Klitzing. . bendwavy.org. [2022-09-09]. (原始内容存档于2022-01-25).
  7. Jim McNeill. . orchidpalms.com. [2019-09-28]. (原始内容存档于2019-03-27).
  8. . [2022-09-09]. (原始内容存档于2022-03-10).
  9. Wolfram, Stephen. . from Wolfram Alpha: Computational Knowledge Engine, Wolfram Research (英语).
  10. Wolfram Research, Inc., , Champaign, IL, 2020, PolyhedronData[{"Johnson", 85}, "SurfaceArea"]
  11. Wolfram Research, Inc., , Champaign, IL, 2020, MinimalPolynomial[PolyhedronData[{"Johnson", 85}, "Volume"], x]
  12. Timofeenko, A. V. . Journal of Mathematical Science. 2009, 162 (5): 725. S2CID 120114341. doi:10.1007/s10958-009-9655-0.

外部連結

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