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正多面体共有几种.doc

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正多面体共有几种.doc

上传人:drp539604 2021/10/26 文件大小:28 KB

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正多面体共有几种.doc

文档介绍

文档介绍: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,共有四个三面角,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。
证明
  顶点数V,面数F,棱数E
  设正多面体的每个面是正n边形,每个顶点有m条棱。棱数E应是面数F与n的积的一半(每两面共用一条棱),即
  nF=2E -------------- ①
  同时,E应是顶点数V与m的积的一半,即
  mV=2E -------------- ②
  由①、②,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
  说明m,n不能同时大于3,否则③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
  所以有以下几种情况:
  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
类型 面数 棱数 顶点数 每面边数 每顶点棱数