正多面体与平面的展开图
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展开图如下所示:若以正二十面体的中心为原点,各顶点的坐标分别为Φ,0,±1)},在此Φ = (1+正十二面体是正二十面体的对偶多面体。
建立模型的基本过程如下:void CTestView::ReadPoint()//点表{double a=180;//长方形的宽double b=a*(1+sqrt(5))/2;//黄金分割的矩形的长double half=0.5;//第一个长方形的各个顶点P[0].x=half*a;P[0].y=0;P[0].z=half*b;P[1].x=-half*a;P[1].y=0;P[1].z=half*b;P[2].x=half*a;P[2].y=0;P[2].z=-1/2.0*b;P[3].x=-1/2.0*a;P[3].y=0;P[3].z=-half*b;//第二个长方形的各个顶点P[4].x=half*b;P[4].y=-half*a;P[4].z=0;P[5].x=half*b;P[5].y=half*a;P[5].z=0;P[6].x=-half*b;P[6].y=half*a;P[6].z=0;P[7].x=-half*b;P[7].y=-half*a;P[7].z=0;//第三个长方形的各个顶点P[8].x=0;P[8].y=-half*b;P[8].z=half*a;P[9].x=0;P[9].y=-half*b;P[9].z=-half*a;P[10].x=0;P[10].y=half*b;P[10].z=half*a;P[11].x=0;P[11].y=half*b;P[11].z=-half*a;}void CTestView::ReadFace()//面表{//面的边数、面的顶点编号F[0].SetEN(3) ;F[0].p[0]=0 ;F[0].p[1]=5 ;F[0].p[2]=10 ;F[1].SetEN(3) ;F[1].p[0]=5 ;F[1].p[1]=2 ;F[1].p[2]=11 ;F[2].SetEN(3) ;F[2].p[0]=11 ;F[2].p[1]=3 ;F[2].p[2]=6 ;F[3].SetEN(3) ;F[3].p[0]=6 ;F[3].p[1]=1 ;F[3].p[2]=10 ;F[4].SetEN(3) ;F[4].p[0]=7 ;F[4].p[1]=1 ;F[4].p[2]=6 ;F[5].SetEN(3) ;F[5].p[0]=1 ;F[5].p[1]=0 ;F[5].p[2]=10 ;F[6].SetEN(3) ;F[6].p[0]=8 ;F[6].p[1]=0 ;F[6].p[2]=1 ;F[7].SetEN(3) ;F[7].p[0]=0 ;F[7].p[1]=4 ;F[7].p[2]=5 ;F[8].SetEN(3) ;F[8].p[0]=4 ;F[8].p[1]=2 ;F[8].p[2]=5 ;F[9].SetEN(3) ;F[9].p[0]=2 ;F[9].p[1]=3;F[9].p[2]=11 ;F[10].SetEN(3);F[10].p[0]=2 ;F[10].p[1]=9;F[10].p[2]=3 ;F[11].SetEN(3);F[11].p[0]=3 ;F[11].p[1]=7 ;F[11].p[2]=6;F[12].SetEN(3);F[12].p[0]=4 ;F[12].p[1]=9;F[12].p[2]=2;F[13].SetEN(3);F[13].p[0]=9;F[13].p[1]=7 ;F[13].p[2]=3 ;F[14].SetEN(3);F[14].p[0]=7 ;F[14].p[1]=8;F[14].p[2]=1 ;F[15].SetEN(3);F[15].p[0]=8;F[15].p[1]=4 ;F[15].p[2]=0;F[16].SetEN(3);F[16].p[0]=10 ;F[16].p[1]=5 ;F[16].p[2]=11;F[17].SetEN(3);F[17].p[0]=6;F[17].p[1]=10;F[17].p[2]=11;F[18].SetEN(3);F[18].p[0]=4 ;F[18].p[1]=8;F[18].p[2]=9 ;F[19].SetEN(3);F[19].p[0]=8 ;F[19].p[1]=7 ;F[19].p[2]=9;}正十二面体正十二面体是五个柏拉图立体之一,共有二十个顶点、三十条边和十二个面,而每一个面皆是正五边形正十二面体是由12 个正五边形所组成的正多面体。
11中正方体展开图正方体的十一种平面展开图可记忆成下面口诀:一三二,一四一,一在同层可任意,两个三,日状连,三个二,成阶梯,相邻必有日,整体没有田。
相对的两个面之间总隔着一个面正方体:中间四个面,上下各一面(6种摆法-141)中间三个面,一二隔河见(3种摆法-132/231)中间二个面,楼梯天天见(1种摆法-222)中间没有面,三三连一线(1种摆法-33)例1 在图13中(每个小四边形皆为全等的正方形),可以是一个正方体表面展开图的是( ).例2图14是一个正方体包装盒的表面展开图,若在其中的三个正方形A、B、C内分别填上适当的数,使得这个表面展开图沿虚线折成正方体后,相对面上的两个数互为相反数,则填在A、B、C内的三个数依次是( ).A.0,-2,1B.0,1,-2C.1,0,-2D.-2,0,1例3图15所示的是一个正方体包装盒的表面展开图,各个面上标注的数字分别为1,2,3,4,5,6。
现将表面展开图复原为正方体包装盒,则标注数字1和3的两个面是互相平行的,请你写出另一组相互平行的面上所对应的数字:_______。
注:例1、例2、例3的答案分别为:C;A;2与5或4与6。
是不是有点多此一举?例4 一个无盖的正方体纸盒,将它展开成平面图形,可能情况总共有()。
A.12种 B.11种 C.9种 D.8种千万注意,你可不要选B呦!选D才对。
我又在炫耀了,不过你能很快画出这8个平面展开图吗?下面是示意图,黑方块表示展开图,白方块表示空缺。
(一)□■□■■■□■□(二)■■■■■□□□(三)■■■■□■□□(四)■■■■□□■□(五)■■■■□□□■(六)□■□■■■□□■(七)□□■■■■□□■(八)■□□■■■□□■。
正方体的11种平面展开图
正方体的平面展开图共有11种(那些经旋转或翻转后方向不同但实质相同的图形不重复计算),具体来讲分以下4类。
口诀:需背诵
正方体:中间四个面,上下各一面(6种摆法-141)
中间三个面,一二隔河见(3种摆法-132/231)
中间二个面,楼梯天天见(1种摆法-222)
中间没有面,三三连一线(1种摆法-33)
“田”“凹”应弃之
第一类:“1—4—1”型,其特点是有4个连成一排的正方形,两侧又各有1个正方形,共有6种。
口诀:中间四个面,上下各一面(上下面随便放)
第二类:“1—3—2”型,其特点是有3个连成一排的正方形,这一排正方形的一侧有1个正方形,另一侧有2个正方形(其中只有1个与中间那一排相连),共有3种。
口诀:中间三个面,一二隔河见(二三位置是固定的)
第三类:“2—2—2”型,其特点是有2个连成一排的正方形,其两侧又各有2个连成一排的正方形,只有1种。
口诀:中间二个面,楼梯天天见
第四类:“3—3”型,其特点是有3个连成一排的正方形,其一侧还有3个连成一排的正方形,只有1种。
中间没有面,三三连一线(1种摆法-33)。
正多
面体
与平面展开图
By Laurinda..201604开始总结,网络搜集
正四面体正六面体正八面体正十二面体正二十面体正四面体正六面体
正八面体正十二面体
正二十面体
正方体展开图
相对的两个面涂上相同颜色,正方体平面展开图共有以下11种。
邻校比我们学校早了几天举行段考,拿他们的数学卷子提供给学生充做模拟考,其中有一题作图题,不好做,它要求将右图,一个由正方形和等腰直角三角形组成的五边形,以两条线切割,重组成一个等面积的等腰直角三角形。
这题让学生和我「奋战」了几节课,却总是画不成。
理论上它是可以成立的,因为等腰直角三角形可以和一个正方形等面积,而且由商高定理可以知道,存在一个正方形A,它的面积等于任意两个正方形B、C的面积和。
只要A的边长是这两个正
方形B、C的边长平方和的正平方根即可。
而正方形当然可以等积于一个等腰直角
三角形。
但是如何以两条直线完成这道题呢?
今天(5/19),我利用周休继续思考这道题,终于完成了,做法如左。
多面体之Euler's 公式(V - E + F = 2)
V =顶点数( number of vertices) ; E = 边数(number of edges) ; F = 面数(number of faces)
正四面体(Tetrahedron)
V=4,E=6,F=4, 4 - 6 + 4 = 2
正六面体(Cube)
V=8,E=12,F=6, 8 - 12 + 6 = 2
正八面体(Octahedron)
V=6,E=12,F=8, 6 - 12 + 8 = 2
正十二面体(Dodecahedron)
V=20,E=30,F=12, 20 - 30 + 12 = 2
正二十面体(Icosahedron)
V=12,E=30,F=20,12 - 30 + 20 = 2
Buckyball
V=60,E=90,F = 32 (12 pentagons + 20 hexagons),60 - 90 + 32 = 2
补充说明:
1.用Euler示性数可以证明正多面体恰好有五种;或者假设每一顶点聚集有m条线,每一条线是正n边形的一边,则因为每一正n边形的一个内角为180(n-2)/2 度,围绕此顶点的m个角的和小于360度,否则此顶点附近便变成一个平面,所以
m[180(n-2)/n]<360,同样可以导出(m-2)(n-2)< 4.
2.很多病毒是正20面体(icosahedron),例如:疱疹(herpes)病毒,水痘(chickenpox)病毒,人体疣(human wart)病毒,犬类传染性肝炎病毒,腺病毒(adenovirus)等.
3.巴克球就是足球的样子,叫作"准正多面体".
标尺作图正多边形
正三、六边形正四、八边形正五边形
直尺、圆规和量角器可以画出任意正多边形。
但是在古希腊时,作图只使用没有刻度的直尺(unmarked ruler)和圆规(compass)。
用标尺作正偶边形如2n,3
×2n,5×2n等正多边形并非难事。
但对正奇边形如3,5,7,9,11,13,15等的作图,在当时是件困难的事,而且并非全都可以作图成功。
1798年,德国数学家高斯只有19岁,他成功的以圆规直尺做出一个正十七边形,并证明了正奇边形的边数只有是费马质数或不同的费马质数乘积才可以标尺作图出来(费马质数是质数且型如, k是非负正整数)。
当高斯去世后,人们为了纪念这位伟大的数学家,在他的故乡(Brunschweig)的纪念碑上刻了这个正17边形。
k0 1 2 3 4 5
3 5 17 257 65537 429496729
7
当k=0,1,2,3,4,5时都是质数,但一般猜测k>5时,都不是质数。
由于我们目前知道只有五个费马质数存在,所以用圆规可以做出的正奇边形是3,5 ,17,257,65537,以及这五个数的两两相乘积。
如3×5,3×17,17×257等共31个。
而最大的正奇边形的边数是是4294967297。
边数小于100,可以标尺作图的正多边形如下:
3 4 5 6 8 10 12 15 16 17 20 24
30 32 34 40 48 51 60 64 68 80 85 96
正三边形和正六边形
取适当长为半径画圆,以同半径在圆周上取弧,再连续可取二个等弧,连接端点,可以连得正三边形。
(下图,红色部分)。
如果取三个等弧的中点,可以连成正六边形(下图,绿色部分)。
↑
正四边形和正八边形
取适当长为半径画圆,画二条互相垂直的直径,连接端点,可以连得正四边形(下图,紫色部分)。
如果取四个等弧的中点,可以连成正八边形(下图,红色部分)。
↑
正五边形
1.画一圆C。
2.作直径AB。
3.取BC中点D。
4.过C点作AB的垂直线交圆C于P点。
5.以D点为圆心,DP为半径画弧交AB于E点。
6.以P点为圆心,PE为半径画弧交圆于一点。
再连续可取四个等弧,
连接端点,就可以做出正五边形。
说明:
如果圆半径是r,圆内接正五边形的边长是a。
则a2=r2+r2-2×r×r×cos72°=2r2(1-)=r2,
因此a=r。
证明:CP= r,CD=,因此PD=r。
而CE=r,所以PE=
×r = r 。
雪花
圣诞节又来临了,昌爸老师建议同学在窗户装饰一些雪花来应景。
先画出以适当长度为一边长的正三角形,在每边中间的三分之一的区段再贴上一块新的正三角形,边长是原来正三角形边长的三分之一,如此重复下去,将可做出如上图的卡区雪花。
每一区段是著名的卡区曲线(Koch curve),这条既非笔直又非圆形的连结曲线,是瑞典数学家范卡区(Helge vou Koch)在1904年首创。
卡区雪花是一种饶富趣味的雪花,在制作成长的过程中,周长越长越长,面积越来越大,但不会自我交叉。
每变形一次,其周长变成原来的三分之四倍,如果一直重复下去,周长将变得无限大。
面积虽然也变大了,但不会超过原正三角形外接圆的面积。
卡区曲线(Koch curve)是一条在有限区间内却能容纳无限长度且不会自我交叉的曲线,它和直线一样有无限长的长度,不够它却占了空间,但又不像平面一般,因此其维度比1大,但应该比2小,直线是1度而平面是2度。
等积变形
你相信一个广口瓶(如右图),可以在经过切割后,
重新组合成等积的正方形吗?你试着将它切割成左
下图,并将A、B、C、D四区域,移动到右下图正
方形内的对应区域内。
下面两个图形由于都以圆形部分为周界,若要计算其面积,我们起初总会觉得必然涉及的数值。
但若细心观察下列的切割互补程序,轻易可以看出两个图形的面积相等并且等于一个简单的长方形面积。
正多边形的滚动
二个全等的正三角形,其中一个沿着另一个三角形周边滚动一圈后,会转动多少度呢?结果是720度。
换作是其它正多边形,是否也一样是720度呢?
圖解cos(x+y)
∠BEO = 90∘,∠BAO = 90∘,∠
ACB = 90∘,
∠ADE = 90∘。
右圖,如果∠AOD = x∘,∠BOA =
y∘,
則∠ABC = x∘。
圖解sin(x+y)
∠BEO = 90∘,∠BAO = 90∘,∠ACB = 90
∘,
∠ADE = 90∘。
右圖,如果∠AOD = x∘,∠BOA = y∘,
,sin(x+y) =
則∠ABC = x∘
=
= cos(x)sin(y)+sin(x)cos(y)=
sin(x)cos(y)+cos(x)sin(y)。