立方體半形
在抽象幾何學中,立方體半形是一種僅由一半數量的立方體面構成的抽象多面體。這個抽象多面體與立方體類似,它們的每個頂點都是3個正方形的公共頂點,然而立方體有6個面,而立方體半形僅有3個面;同時,這個立體無法嵌入在三維歐幾里得空間中[2]。在拓樸學上,其可以視為正四面體的皮特里對偶[3]。
類別 | 抽象多胞形 射影多面體 | ||
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對偶多面體 | 八面體半形[1] | ||
原像 | 立方體 (半形體) | ||
名稱 | 立方體半形 hemicube | ||
數學表示法 | |||
施萊夫利符號 | {4,3}/2 {4,3}3 | ||
性質 | |||
面 | 3 | ||
邊 | 6 | ||
頂點 | 4 | ||
歐拉特徵數 | F=3, E=6, V=4 (χ=1) | ||
組成與佈局 | |||
面的種類 | 正方形 | ||
頂點圖 | 4.4.4 | ||
對稱性 | |||
對稱群 | S4, 24階 | ||
特性 | |||
不可定向、 歐拉示性數為1 | |||
圖像 | |||
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性質
立方體半形由3個面、6條邊和4個頂點組成,每個面都是正方形,且每個頂點都是3個正方形的公共頂點,在施萊夫利符號中可以用{4,3}/2或{4,3}3來表示,其中{4,3}代表且每個頂點都是3個正方形的公共頂點[4],然而{4,3}代表正常的立方體,即正六面體,因此用「/2」符號來表示所有元素都僅有立方體的一半數量[5][6]。
立方體半形的對偶多面體為正八面體半形,這個在更高維度的類比結構中同樣成立,即維超方形半形(施萊夫利符號:)的對偶多胞形為維正軸形半形(施萊夫利符號:)。[5][6]
特別地,這個立體的每個面皆與相鄰面共用2條邊,且每個面都包含了立體中所有頂點。一般而言,多胞形的面可以透過其點集來決定[7],也就是說,一般不會存在2個相異面點集合相同的情況,因此這個立體是面無法僅從點集來確定的抽象多面體的例子之一。
皮特里四面體
以不同顏色表示每個面 | |
類別 | 皮特里對偶 正則地區圖 |
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對偶多面體 | 八面體半形 |
數學表示法 | |
施萊夫利符號 | {3,3}π {4,3}3 |
性質 | |
面 | 3 |
邊 | 6 |
頂點 | 4 |
歐拉特徵數 | F=3, E=6, V=4 (χ=1) |
二面角 | (不存在) |
對稱性 | |
對稱群 | Td, [3,3], *332 |
特性 | |
扭歪、正則 | |
皮特里四面體是正四面體的皮特里對偶[1][10]。在拓樸學上,這個結構與立方體半形同構,並可以視為立方體半形的一種具象化方式[4]。相對的立方體半形的皮特里對偶為正四面體,這意味著其皮特里多邊形可以與半立方體(此例對應正四面體)的面對應[11]。也就是說,立方體半形和正四面體互為皮特里對偶。[1][10]
皮特里四面體由3個面、6條邊和4個頂點組成,其中,3個面皆為正四面體的皮特里多邊形。正四面體的皮特里多邊形是一個扭歪四邊形。[12]由於皮特里四面體由扭歪四邊形組成[13],因此無法確立其封閉範圍,故無法計算其表面積和體積。[14]
皮特里四面體是一個不可定向且歐拉示性數為1的幾何結構[1]。
正四面體的皮特里多邊形 |
構成皮特里立方體的扭歪四邊形面 |
皮特里四面體的頂點、邊和面數皆為立方體的一半,因此皮特里四面體可以被立方體(的表面)二重覆蓋[1]。皮特里四面體的對偶多面體為八面體半形[1]。皮特里四面體可以截半為截半立方體半形[1][15]。
皮特里四面體 |
以正則地區圖表示的皮特里四面體 |
皮特里四面體的對偶多面體以正則地區圖表示 |
相關多面體
立方體半形是正多面體的半形體之一,其他也是正多面體的半形之結構有[6]:
立方體半形 |
八面體半形 |
十二面體半形 |
二十面體半形 |
立方體半形與皮特里四面體拓樸同構,其可以視為是正多面體的皮特里對偶之一。其他也是正多面體的皮特里對偶之幾何結構有:[16]
皮特里四面體 |
皮特里立方體 |
皮特里八面體 |
皮特里十二面體 |
皮特里二十面體 |
參考資料
- . Regular Map database - map details. [2021-07-24]. (原始内容存档于2019-05-02).
- Mark Mixer. (PDF). Northeastern University. 2009-05-19 [2021-07-31]. (原始内容 (PDF)存档于2021-08-06).
- Pellicer, D, (PDF), Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexico, 2007 [2021-07-31], (原始内容 (PDF)存档于2021-08-06)
- Séquin, Carlo H and Lanier, Jaron. . Proc ISAMA. 2007: 159–166 [2021-08-04]. (原始内容存档于2021-08-04).
- Hartley, Michael I. (PDF). arXiv preprint math/0310429. 2003 [2021-07-31]. (原始内容 (PDF)存档于2021-08-06).
- McMullen, Peter; Schulte, Egon, , 1st, Cambridge University Press: 162–165, December 2002, ISBN 0-521-81496-0
- Kaibel, Volker and Pfetsch, Marc E. (PDF). Computational Geometry (Elsevier). 2002, 23 (3): 281–290 [2021-07-31]. (原始内容 (PDF)存档于2021-08-06).
- Carlo H. Séquin. . University of California, Berkeley. [2021-07-31]. (原始内容存档于2021-10-22).
"Ribbed Hemicube" (June 2007) - 5"
- Helfand, Ilanit, , Northeastern University, 2013
- . Regular Map database - map details. [2021-07-24]. (原始内容存档于2021-08-23).
- Bracho, Javier and Hubard, Isabel and Pellicer, Daniel. . Discrete & Computational Geometry (Springer). 2014, 52 (4): 799––805.
- Gorini, Catherine A., , MAA Notes 53, Cambridge University Press: 181, 2000, ISBN 9780883851647
- McMullen, Peter; Schulte, Egon, , Encyclopedia of Mathematics and its Applications 92, Cambridge University Press: 192, 2002, ISBN 9780521814966
- Barnard, L., , Xlibris UK, 2014 [2021-07-31], ISBN 9781483631646, (原始内容存档于2021-07-31)
- . Regular Map database - map details. [2021-07-24]. (原始内容存档于2021-01-26).
- . Regular Map database - map details. [2021-07-31]. (原始内容存档于2021-10-19).