三面形 類別 多面形 、均勻多面體 、球面鑲嵌對偶多面體 三角形二面體 考克斯特符號 施萊夫利符號 {2,3} 威佐夫符號 3 | 2 2 面 3 邊 3 頂點 2 歐拉特徵數 F=3, E=3, V=2 (χ=2) 面的種類 二角形 頂點佈局 23 對稱群 D3h , [2,3], (*223), 12階 旋轉對稱群 D3 , [2,3]+ , (223), order 12
三面形 (英語:Trigonal hosohedron、Triangular hosohedron或3-hosohedron[ 1] )是以三角形 為基底 的多面形 ,表示三個鑲嵌在球面 上的球弓形 ,為球面三面體 的一種[ 2] ,由3個面 、3條邊 和2個頂點 組成,在施萊夫利符號 中利用{2,3}來表示[ 3] ,其對偶多面體 是三角形二面體 。
性質
三面形是一個退化 的多面體 ,其無法擁有體積 。三面形由3個二角形 組成,每個頂點都是3個二角形的公共頂點。正三面形的每個面都是正二角形 ,且每個頂點都是3個正二角形的公共頂點,因此正三面形也可以視為一種正多面體,但是因為其已退化,因此不會與柏拉圖立體 一同討論,但可以視為一種正則地區圖 。[ 3]
三面形具有 D3h , [2,3], (*223) 的對稱性和 D3 , [2,3]+ 的旋轉對稱性,且階數為12,在考克斯特符號中用 表示。
三面形可以經由一角形二面體 透過截角變換 而得[ 註 1] [ 3] 。
三面形可以截角為三角柱 ,也可以交錯 截角為正四面體 [ 4] 。
皮特里三面形
三面形的皮特里多邊形 是一種具有6條邊和6個頂點的退化扭歪多邊形 [ 3] ,其邊兩兩共用,六個頂點每三個互相共用。三面形的皮特里對偶 由一個前述的六邊形組成,並且該六邊形在每個頂點的周圍,以正則地區圖 的模式自我相鄰3次[ 5] ,因此在施萊夫利符號 中可以用{6,3}(1,1) 來表示[ 3] 。
三面形的皮特里對偶 共由1個面、3條邊和2個頂點組成,可以視為一面體 的一種,是一個可定向曲面[ 5] ,作為正則地區圖 可以具象化為一種環形多面體,在施萊夫利符號中表示為{6,3}1,0 [ 7] 。
環形多面體的展開圖
{6,3}1,0 由1個面、3條稜和2個頂點組成 (v:2, e:3, f:1)
對偶多面體
球面上的三角形二面體,三面形的對偶多面體
三面形的對偶多面體 為三角形二面體 (Triangular dihedron或Trigonal dihedron),又稱為雙三角形(di-triangle[ 8] ),是一種多邊形二面體 ,由2個三角形面、三條邊和三個頂點組成。期兩個三角形已背對背的方式互相連接,與截半三面形類似,但沒有像截半三面形那樣在邊與邊的連接處存在兩角形(三角形二面體截半的結果也是截半三面形)。[ 8]
正三角形二面體是指由兩個正三角形背對背貼合所形成的幾何體,由於其組成面皆為正多邊形,且所有邊等長、所有角等角,因此可以視為一種退化的正多面體 ,其在施萊夫利符號 中以{3,2}表示,代表由2個施萊夫利符號表示為{3}的正三角形 組成。[ 9]
做為一個球面鑲嵌,球面的正三角形二面體由2個球形三角形組成,其在球面的大圓上共用3個相同的頂點;球面正三角形二面體的每個正三角形面都恰好填滿了一個半球。這兩個球面正三角形在球面的大圓赤道上等距地分布。
三角形二面體的皮特里對偶為六邊形二面體半形[ 8] [ 10] ,即六邊形二面體的多面體半形 ,這意味著三角形二面體的皮特里多邊形為六邊形[ 8] ,該六邊形的頂點兩兩共用,或可以是圍繞三角形兩圈構成的六邊形[ 10] 。
截半三面形
截半三面形
截半三面形 是指三面形經過截半變換 後的結果,即三面形節去所有頂點至邊的中點。所形成的立體由2個三角形截面和3個二角形原始面組成。2個三角形面以類似多邊形二面體的方式貼合,而3個二角形則位於貼合邊上,圍繞三角形面一圈,類似於一串香腸串的樣式[ 11] ,因此又稱為三角香腸面形 (3-lucanicohedron)[ 12] 。
截半三面形共由5個面、6條邊和3個頂點組成,在其5個面中有2個三角形面和3個二角形面,其3個頂點皆為2個二角形和2個三角形的公共頂點。由於截半三面形由兩種面組成(二角形和三角形),因此其不算是正則地區圖 ,僅能算做擬正則 地區圖 。截半三面形也是三角形二面體經過截半變換後的結果。[ 12]
截角三角形二面體
截角三角形二面體是一個與截半三面形類似的幾何體,其同樣有3個二角形面,但兩個三角形面變為兩個六邊形面,六邊形面同樣背對背貼合,3個二角形面交錯地分布在六邊形的邊上的貼和處,無二角形面的六邊形-六邊形貼和處則是直接貼合,因此其頂點圖變為兩個六邊形和一個二角形的公共頂點。
截角三角形二面體
截半三面形
相關多面體
三面形是三角形二面體 的對偶多面體 [ 3] ,因此與三角形二面體具有相同的對稱性 ,其可以衍生出一些相關的多面體:
半正三角形二面體球面多面體
對稱群 :[3,2] , (*322)
[3,2]+ , (322)
{3,2} (章節 )
t{3,2} (章節 )
r{3,2} (章節 )
2t{3,2}=t{2,3}
2r{3,2}={2,3}
rr{3,2}
tr{3,2}
sr{3,2}
半正對偶
V32
V62
V32
V4.4.3
V23
V4.4.3
V4.4.6
V3.3.3.3
正多面形系列
球面鑲嵌
歐式鑲嵌 仿緊空間
雙曲鑲嵌 非緊空間
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
...
∞
i π /λ
一面形
二面形
三面形
四面形
五面形
六面形
七面形
八面形
九面形
十面形
十一面形
十二面形
無限面形
超無限面形
{2,1}
{2,2}
{2,3}
{2,4}
{2,5}
{2,6}
{2,7}
{2,8}
{2,9}
{2,10}
{2,11}
{2,12}
{2,∞}
{2,i π/λ }
參見
註釋
^ 一角形二面體由2個一角形 、1條邊和1個頂點組成,頂點圖 為二角形 ,因此截角變換 後會生成二角形面,並在與單一頂點相鄰的單一邊之兩側各形成一個頂點,將原有的2個一角形 截角二角形 ,再加上截角產生的新二角形 ,其截角變換 的像將會有3條邊、3個二角形和2個頂點,此結構即為三面形。
參考文獻
^ E. Alesci, M. Assanioussi, J. Lewandowski. Curvature operator for loop quantum gravity . Physical Review D. 2014-06-12, 89 (12) [2022-12-16 ] . ISSN 1550-7998 . doi:10.1103/PhysRevD.89.124017 . (原始内容存档 于2022-12-16) (英语) .
^ Teng-Teng Chen, Wan-Lu Li, Wei-Jia Chen, Xiao-Hu Yu, Xin-Ran Dong, Jun Li, Lai-Sheng Wang. Spherical trihedral metallo-borospherenes . Nature Communications. 2020-06-02, 11 (1) [2022-12-16 ] . ISSN 2041-1723 . PMC 7265489 . PMID 32488008 . doi:10.1038/s41467-020-16532-x . (原始内容存档 于2022-12-16) (英语) .
^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 The 3-hosohedron . weddslist.com. [2022-12-15 ] . (原始内容存档 于2022-12-15).
^ Notes on operations on polyhedra . antitile.readthedocs.io. [2022-12-16 ] . (原始内容存档 于2022-12-16).
^ 5.0 5.1 {3,6}(1,1) . weddslist.com. [2022-12-15 ] .
^ Coxeter, H. S. M. ; Moser, W. O. J., Generators and Relations for Discrete Groups, Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete 14 4th, Springer Verlag, 1980, ISBN 978-0-387-09212-6
^ Coxeter 1980[ 6] , 8.4 Maps of type {3,6} or {6,3} on a torus.
^ 8.0 8.1 8.2 8.3 The di-triangle . weddslist.com. [2023-01-09 ] . (原始内容存档 于2022-12-29).
^ Coxeter, H. S. M. , Regular Polytopes 3rd, Dover Publications Inc.: 12 , January 1973, ISBN 0-486-61480-8
^ 10.0 10.1 The hemi-di-hexagon . weddslist.com. [2023-01-09 ] . (原始内容存档 于2016-03-14).
^ glossary§lucanicohedron . weddslist.com. [2022-12-29 ] . (原始内容存档 于2021-05-07).
^ 12.0 12.1 The 3-lucanicohedron . weddslist.com. [2022-12-29 ] . (原始内容存档 于2022-12-29).