五复合立方体
在几何学中,五复合立方体,是一种由五个立方体组合成的复合多面体,其索引编号为UC9,是唯一五种正复合体之一[3],亦是一种星形多面体。埃德蒙·赫斯在1876年首先描述了该几何结构。
五复合立方体,每个立方体以不同颜色表示 | ||||||||||||
类别 | 复合正多面体 | |||||||||||
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对偶多面体 | 五复合正八面体 | |||||||||||
识别 | ||||||||||||
名称 | 五复合立方体 | |||||||||||
参考索引 | UC5 | |||||||||||
数学表示法 | ||||||||||||
考克斯特符号 | 2{5,3}[5{4,3}][2] | |||||||||||
性质 | ||||||||||||
体 | 5 | |||||||||||
面 | 30 | |||||||||||
边 | 60 | |||||||||||
顶点 | 20 | |||||||||||
欧拉特征数 | F=30, E=60, V=20 (χ=-10) | |||||||||||
组成与布局 | ||||||||||||
复合几何体数量 | 5 | |||||||||||
复合几何体种类 | 5个立方体 | |||||||||||
面的种类 | 30个正方形 | |||||||||||
对称性 | ||||||||||||
对称群 | 二十面体群 (Ih) | |||||||||||
图像 | ||||||||||||
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构造
拥有二十面体对称五复合立方体可以由以原点为中心、面向轴的第一个立方体开始构造,其余的立方体则透过轴 旋转 弧度来构造,毕依这加入顺序决定角度值中的n,例如第二个立方体n=1、第三个立方体n=2以此类推。
性质
五复合立方体为五个立方体组合成的形状,因此其边、面和顶点的数量基本上应该会是立方体的5倍,但因为部分顶点是重合的,因此其仅有30个面、60条边和20个顶点。
五复合立方体中可以找到菱形三十面体中的30个菱形[4][5]。
结构
五复合立方体可以视为正十二面体刻面后的多面体,在正十二面体凸包中每个立方体定位在12个顶点中的其中8个顶点。
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顶点坐标
由于五复合立方体可以看作是在正十二面体中嵌入立方体,因此其顶点坐标与正十二面体相同:
- (±1, ±1, ±1)
- (0, ±1/ϕ, ±ϕ)
- (±1/ϕ, ±ϕ, 0)
- (±ϕ, 0, ±1/ϕ)
其中ϕ = 1 + √5/2为黄金比例。
作为星形多面体
五复合立方体可以看作是一种菱形三十面体的星形多面体[6][7]。
星状图 | 星形 | 星状核 | 凸包 |
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菱形三十面体 |
正十二面体 |
棱排布
五复合立方体的凸包是正十二面体。其与一些凸包也是正十二面体的多面体有着相同的棱排布,例如小双三斜三十二面体、大双三斜三十二面体和双三斜十二面体。
a{5,3} | a{5/2,3} | b{5,5/2} |
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= | = | |
小双三斜三十二面体 |
大双三斜三十二面体 |
双三斜十二面体 |
正十二面体 (凸包) |
五复合立方体 |
球面的五复合立方体 |
其他的五个立方体复合图形
参考文献
- Cromwell, Peter R., Polyhedra, Cambridge, 1997. p 360
- Harman, Michael G., Polyhedral Compounds, unpublished manuscript, c. 1974 [2016-09-01], (原始内容存档于2013-07-31).
- Skilling, John, Uniform Compounds of Uniform Polyhedra, Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 1976, 79: 447–457, MR 0397554, doi:10.1017/S0305004100052440.
- Cundy, H. and Rollett, A. "Five Cubes in a Dodecahedron." §3.10.6 in Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., pp. 135–136, 1989.
- ^ 1.0 1.1 H.S.M. Coxeter, Regular Polytopes, (3rd edition, 1973), Dover edition, Weisstein, Eric W. (编). Compound of Five Cubes. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语).
- ^ Kabai, S. Mathematical Graphics I: Lessons in Computer Graphics Using Mathematica. Püspökladány, Hungary: Uniconstant, pp. 161 and 185, 2002.