正多面体都有哪些种???
设正多面体的每个面是正n边行,每个顶点是m条棱,于是,棱数E应是F(面数)与n的积的一半,即
Nf=2E -------------- 1式
同时,E应是V(顶点数)与M的积的一半,即
mV=2E -------------- 2式
由1式、2式,得
F=2E/n, V=2E/m,
代入欧拉公式
V+F-E=2,
有
2E/m+2E/n-E=2
整理后,得1/m+1/n=1/2+1/E。
由于E是正整数,所以1/E>0。因此
1/m+1/n>1/2 -------------- 3式
3式说明m,n不能同是大于3,否则3式不成立。
另一方面,由于m和n的意义(正多面体一个顶点处的棱数与多边形的边数)知,m>=3且n>=3。
因此m和n至少有一个等于3
当m=3时,因为1/n>1/2-1/3=1/6,n又是正整数,所以n只能是3,4,5
同理n=3,m也只能是3,4,5
所以
n m 类型
3 3 正四面体
4 3 正六面体
3 4 正八面体
5 3 正十二面体
3 5 正二十面体
由于上述5种多面体确实可以用几何方法作出,而不可能有其他种类的正多面体
所以正多面体只有5种
。
所谓正多面体,是指多面体的各个面都是全等的正多边形,并且各个多面角都是全等的多面角。例如,正四面体(即正棱锥体)的四个面都是全等的三角形,每个顶点有一个三面角,共有三个三面角,可以完全重合,也就是说它们是全等的。
正多面体的种数很少。多面体可以有无数,但正多面体只有正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体五种。 其中面数最少的是正四面体,面数最多的是正二十面体。
有些化学元素的结晶体呈正多面体的形状,如食盐的结晶体是正六面体,明矾的结晶体是正八面体。
古希腊的毕达哥拉斯学派曾对五种小多面体作过专门研究,并将研究成果拿到柏拉顿学校教授。故而,西方数学界也将这五种正多面体称为柏拉顿立体。
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