條件邊正多邊形凸多面體

條件邊正多邊形凸多面體(Convex regular-faced polyhedra with conditional edges)是一種擬詹森多面體,也是共面擬詹森多面體的一種。其代表的是所有面都是正多邊形之非嚴格凸多面體的子集,其加入了一個條件——條件邊,即不能有邊兩兩共線的情況。加上這樣限制之後的「所有面都是正多邊形之非嚴格凸多面體」一共有78個。詹森多面體所代表的是所有面都是正多邊形之嚴格凸多面體,這些多面體共有92個,因此考慮了「條件邊」後的「所有面都是正多邊形之凸多面體(不限制嚴格凸)」這樣的立體共有170個。

條件邊正多邊形凸多面體
部分的條件邊正多邊形凸多面體
側錐雙新月雙罩帳
側錐雙新月雙罩帳
二側錐八面體
二側錐八面體
正三角錐反角柱
正三角錐反角柱
柱化異相雙三角柱
柱化異相雙三角柱

定義

若將詹森多面體的條件放寬成允許面兩兩共面,且所有頂點都要嚴格位於頂角上,不能有邊兩兩共線的情況(若允許邊兩兩共線,則結果會有無窮多種情況),也不能夠有頂點位於共面區域內部的情況,則能夠再列出有限個有此特性的立體。條件邊()指的是對應棱的二面角為平角的邊。[1]在這條件下,能允許互相共面的面有正三角形與正三角形(3+3)、正三角形與正方形(3+4)、正三角形與正五邊形(3+5)、正方形和兩個位於對側的正三角形(3+4+3)、正五邊形和兩個不相鄰的正三角形(3+5+3),也就是說,這些立體除了有正多邊形面外,也會存在上述組合之形狀的面。[2]這類立體一共有78個。[1]和詹森多面體一樣,這些立體除了一些基本立體外,都能夠用柱體、錐體和28種立體互相組合而成。[2]

歷史

擁有條件邊的基本立體由B·A·伊万諾夫(B. A.Ivanov)[3]和普里亞欣·尤·A(Prjahin Ju. A.)[4]分別於1971年和1973年發現,這些無法用其他立體組合而成的基本立體共有6個,阿列克謝·維克多羅維奇·蒂莫芬科()將其中5五首先被伊万諾夫發現的立體稱為伊万諾夫立體(Ivanov solid),另一個則被稱為普里亞欣立體(Pryakhin solid)[5]。亞歷克斯·多斯基()[6]、羅傑·考夫曼()和史蒂夫·沃特曼()[7]在2006年列出了大部分有此性質的立體。2008年,維克多·扎加勒()[8]和蒂莫芬科[5]獨立發現並列出這些立體。2010年,蒂莫芬科證明這些立體只有78種。[5][9]

列表

下表列出了所有78個條件邊正多邊形凸多面體。其中,Pn,k代表n個基本立體之組合的第k個立體[5],由最多個基本立體組合成的條件邊正多邊形凸多面體是三側錐同相雙五角罩帳錐,由6個基本立體組合而成,分別為4個五角錐和2個五角罩帳。

Pn,k[5] Sn[8] 名稱 組合 3D模型 頂點 F3 F4 F5 F6 F8 F10 F3+3 Fetc
Q1 Q1 斜六角柱 (基本立體) 12188224
Q2 Q2 六斜方十二面體 () (基本立體) 182812444
Q3 Q3 (未命名) (基本立體) 1529169232
Q4 Q4 (未命名) (基本立體) 1527145234
Q5 Q5 (未命名) (基本立體) 224222104224
Q6 Q6 (未命名) (基本立體) 18331773313
P2,2 S3 同相雙三角柱 三角柱 812642
P2,3 S4 側三角柱立方體 三角柱+立方體 1015752
P2,4 S5 側三角柱五角柱 三角柱+五角柱 1218862
P2,22 S14 側錐四角錐 正四面體+四角錐 695212
P2,25 S17 側錐三角台塔 三角台塔+四角錐 101682213
P2,29 S22 側錐雙新月雙罩帳 雙新月雙罩帳+五角錐 1529169232
P2,30 S46 側錐五角丸塔 五角丸塔+五角錐 2136177514
P2,31 S24 五角丸塔錐 五角丸塔+五角錐 2135165515
P2,33 S2 側錐三角廣底球狀罩帳 三角廣底球狀罩帳+五角錐 193821123213
P2,34 S1 異側鄰二側錐雙新月雙罩帳 雙新月雙罩帳+五角錐 16321810224
P2,38 S59 單旋側台塔截角四面體 截角四面體+三角台塔 1524112333
P2,42 S60 單旋側台塔截角立方體 截角立方體+四角台塔 2844184554
P2,48 S63 單旋側台塔截角十二面体 截角十二面体+五角台塔 65100371551115
P3,1 S6 側錐同相雙三角柱 三角柱+四角錐 9169432
P3,2 S10 柱化異相雙三角柱 三角柱+立方體 1218844
P3,3 S11 柱化同相雙三角柱 三角柱+立方體 1218862
P3,4 S9 對側錐側三角柱立方體 三角柱+立方體+四角錐 111910442
P3,5 S12 間二側三角柱五角柱 三角柱+五角柱 1421972
P3,6 S13 間側錐側三角柱五角柱 三角柱+五角柱+四角錐 132211452
P3,22 S40 五角丸塔錐柱 五角丸塔+十角柱+五角錐 315526510515
P3,31 S41 五角丸塔錐反棱柱 五角丸塔+五角反棱柱+五角錐 31653625515
P3,33 S15 側錐八面體 正八面體+正四面體 712743
P3,34 S18 側錐同相雙三角台塔 三角台塔+四角錐 132514653
P3,35 S20 側錐截半立方體 截半立方體+四角錐 132413454
P3,36 S23 對二側錐雙新月雙罩帳 雙新月雙罩帳+五角錐 16321810224
P3,37 S47 間二側錐五角丸塔 五角丸塔+五角錐 2237174418
P3,38 S48 罩帳側錐異相五角帳塔罩帳 五角丸塔+五角台塔+五角錐 26512712564
P3,39 S49 罩帳側錐同相五角帳塔罩帳 五角丸塔+五角台塔+五角錐 26512712564
P3,40 S27 側錐截半二十面体 截半二十面体+五角錐 31603115115
P3,41 S52 側錐同相雙五角丸塔 同相雙五角罩帳+五角錐 31613217114
P3,42 S25 異相五角帳塔罩帳錐 五角帳塔+五角罩帳+五角錐 26502610565
P3,43 S26 同相五角帳塔罩帳錐 五角帳塔+五角罩帳+五角錐 26502610565
P3,44 S28 同相雙五角罩帳錐 五角罩帳+五角錐 31603115115
P3,48 S61 單旋二側台塔截角立方體 截角立方體+四角台塔 32562681044
P3,49 S62 雙旋二側台塔截角立方體 截角立方體+四角台塔 3252221048
P3,51 S66 單旋間二側台塔截角十二面体 截角十二面体+五角台塔 701154720102105
P3,53 S64 單旋對二側台塔截角十二面体 截角十二面体+五角台塔 701154720102105
P3,54 S67 雙旋間二側台塔截角十二面体 截角十二面体+五角台塔 7011042101021010
P3,55 S65 雙旋對二側台塔截角十二面体 截角十二面体+五角台塔 7011042101021010
P4,1 S7 鄰二側錐同相雙三角柱 三角柱+四角錐 102012822
P4,2 S8 對二側錐同相雙三角柱 三角柱+四角錐 102012822
P4,5 S31 同相五角台塔丸塔柱錐 五角台塔+五角丸塔+十角柱+五角錐 367036101565
P4,6 S32 異相五角台塔丸塔柱錐 五角台塔+五角丸塔+十角柱+五角錐 367036101565
P4,7 S33 同相雙五角丸塔柱錐 五角丸塔+十角柱+五角錐 4180411510115
P4,8 S34 異相雙五角丸塔柱錐 五角丸塔+十角柱+五角錐 4180411510115
P4,9 S37 五角台塔丸塔反棱柱錐 五角台塔+五角丸塔+十角反棱柱+五角錐 36804630565
P4,10 S38 雙五角丸塔反棱柱錐 五角丸塔+十角反棱柱+五角錐 41905135115
P4,11 S16 二側錐八面體 正四面體+正八面體 81266
P4,12 S19 間二側錐同相雙三角台塔 三角台塔+四角錐 142614446
P4,13 S21 對二側錐截半立方體 截半立方體+四角錐 14241248
P4,14 S50 間二側錐異相五角帳塔罩帳 五角帳塔+五角罩帳+五角錐 2752279558
P4,15 S51 間二側錐同相五角帳塔罩帳 五角帳塔+五角罩帳+五角錐 2752279558
P4,16 S44 間二側錐截半二十面体 截半二十面体+五角錐 326030101010
P4,17 S53 同側間二側錐同相雙五角罩帳 五角罩帳+五角錐 32623214108
P4,18 S29 對二側錐截半二十面体 截半二十面体+五角錐 326030101010
P4,19 S57 異側鄰二側錐同相雙五角罩帳 五角罩帳+五角錐 32623214108
P4,20 S58 異側對二側錐同相雙五角罩帳 五角罩帳+五角錐 32623214108
P4,21 S42 異側側錐同相雙五角罩帳錐 五角罩帳+五角錐 32613112109
P4,22 S30 同相雙五角罩帳雙錐 五角罩帳+五角錐 326030101010
P4,25 S68 單旋三側帳塔截角十二面體 截角十二面体+五角帳塔 75130572515395
P4,26 S69 雙旋三側帳塔截角十二面體 截角十二面体+五角帳塔 751255215153910
P4,27 S70 三旋三側帳塔截角十二面體 截角十二面体+五角帳塔 75120475153915
P4,30 斜四角柱 正四面體+四角錐 812624
P4,31 雙重側錐四角錐 ()

雙斜三角柱 ()
扭斜四角柱 ()

正四面體+四角錐 8148422
P5,1 S35 同相雙五角罩帳柱雙錐 五角罩帳+十角柱+五角錐 42804010101010
P5,2 S36 異相雙五角罩帳柱雙錐 五角罩帳+十角柱+五角錐 42804010101010
P5,3 S39 雙五角罩帳反棱柱雙錐 五角罩帳+十角反棱柱+五角錐 429050301010
P5,4 S45 三側錐截半二十面体 截半二十面体+五角錐 3360295915
P5,5 S55 異側連三側錐同相雙五角罩帳 五角罩帳+五角錐 33633211912
P5,6 S56 異側偏三側錐同相雙五角罩帳 五角罩帳+五角錐 33633211912
P5,7 S43 異側間二側錐同相雙五角罩帳錐 五角罩帳+五角錐 3362319913
P6,1 S54 三側錐同相雙五角罩帳錐 五角罩帳+五角錐 3464328816

參見

參考文獻

  1. Robert R Tupelo-Schneck. . [2023-01-31]. (原始内容存档于2021-08-18).
  2. Robert R Tupelo-Schneck. . [2023-02-01]. (原始内容存档于2022-11-14).
  3. Ivanov, B. A. . Ukrainskiĭ Geometricheskiĭ Sbornik. 1971, 10: 20–34. ISSN 0135-6992 (俄语).
  4. Prjahin, Ju. A. . Ukrainskiĭ Geometricheskiĭ Sbornik. 1973, (No. 14): 83–88 (俄语).
  5. Timofeenko, Aleksei Victorovich. . Algebra i Analiz (St. Petersburg Department of Steklov Institute of Mathematics, Russian~…). 2009, 21 (3): 165–209.
  6. Alex Doskey. . [2023-01-31]. (原始内容存档于2023-01-31).
  7. Steve Waterman. . [2023-01-31]. (原始内容存档于2023-01-31).
  8. Gurin, AM and Zalgaller, VA. . Translations of the American Mathematical Society-Series 2. 2009, 228: 169.
  9. Timofeenko, Aleksei Victorovich. . St. Petersburg Mathematical Journal. 2012-08-01, 23 (4): 779–780 [2023-01-31]. ISSN 1061-0022. doi:10.1090/S1061-0022-2012-01217-3 (英语).
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