十九面體
部分的十九面體
扭稜半立方體
十八角錐
十七角柱
在幾何學 中,十九面體 是指有19個面的多面體 ,在十九面體當中沒有任何一個形狀是正多面體 ,換言之即正十九面體並不存在,但仍有許多由正多邊形 組成的十九面體,例如正十七角柱 [ 1] [ 2] ,與之拓樸 結構類似的十九面體[ 3] [ 4] [ 5] 曾被用於在形狀穩定性的證明[ 6] 。
常見的十九面體是十七角柱和十八角錐,也有一些化學結構 是十九面體,例如有一種十二個頂點的分子構型 ,由其在幾何上由十八個三角形和一個四邊形組成[ 7] 。此外要構成十九面體至少要有12個頂點 [ 8] 。
常見的十九面體
常見的十九面體包含了一些錐體 、柱體和一些由錐體與柱體組合並包含19個面形狀,亦有一些拓樸結構明顯與錐體、柱體不同的十九面體,例如空間填充十三面體的對偶多面體。
十八角錐
十八角錐
十八角錐 是一種底面 為十八邊形 的錐體 ,是十九面體的一種,其具有19個面、36條邊和19個頂點 ,其對偶多面體是自己本身[ 9] 。正十八角錐是一種底面 為正十八邊形的十八角錐,在施萊夫利符號 中可以用{}∨{18}來表示。底邊長為
s
{\displaystyle s}
、高為
h
{\displaystyle h}
的正十八角錐體積
V
{\displaystyle V}
和表面積
S
{\displaystyle S}
為[ 9] :
V
=
3
h
s
2
cot
-->
π π -->
18
2
≈ ≈ -->
8.50692
h
s
2
{\displaystyle V={\frac {3hs^{2}\cot {\frac {\pi }{18}}}{2}}\approx 8.50692hs^{2}}
S
=
9
s
(
4
h
2
+
s
2
cot
2
-->
π π -->
18
+
s
cot
-->
π π -->
18
)
2
≈ ≈ -->
4.5
s
(
4
h
2
+
32.1634
s
2
+
5.67128
s
)
{\displaystyle S={\frac {9s\left({\sqrt {4h^{2}+s^{2}\cot ^{2}{\frac {\pi }{18}}}}+s\cot {\frac {\pi }{18}}\right)}{2}}\approx 4.5s\left({\sqrt {4h^{2}+32.1634s^{2}}}+5.67128s\right)}
十七角柱
十七角柱
十七角柱是一種底面為十七邊形 的柱體 ,是十九面體的一種,由19個面51條邊和34個頂點 組成。正十七角柱代表每個面都是正多邊形 的十七角柱,其每個頂點都是2個正方形和1個十七邊形的公共頂點,頂點圖 以
4
.
4
.
17
{\displaystyle 4{.}4{.}17}
表示,因此具有每個角等角的性質(點可遞 ),可以歸類為半正十九面體,不過他跟其他較接近球形 的半正多面體相比之下變得比較扁一些。
正十七角柱在施萊夫利符號 中可以用{17}×{}或t{2,17}來表示,在考克斯特符號 中可以用 來表示,在威佐夫符號 中可以利用2 17 | 2來表示,在康威多面體表示法 中可以利用P17來表示。底邊長為
s
{\displaystyle s}
、高為
h
{\displaystyle h}
的正十七角柱體積
V
{\displaystyle V}
和表面積
S
{\displaystyle S}
為[ 10] :
V
=
17
h
s
2
cot
-->
π π -->
17
4
≈ ≈ -->
22.7355
h
s
2
{\displaystyle V={\frac {17hs^{2}\cot {\frac {\pi }{17}}}{4}}\approx 22.7355hs^{2}}
S
=
17
s
(
h
+
s
cot
-->
π π -->
17
2
)
≈ ≈ -->
17
s
(
h
+
2.67476
s
)
{\displaystyle S=17s\left(h+{\frac {s\cot {\frac {\pi }{17}}}{2}}\right)\approx 17s\left(h+2.67476s\right)}
九角錐柱
九角錐柱是指底面為九邊形 的角錐柱 ,由19個面、32條邊和19個頂點組成,是一種十九面體。其對偶多面體為九角錐台錐,由於拓樸結構與九角錐柱相同,因此有時會被視作自身對偶多面體。
九角錐台錐
九角錐台錐是指由九角錐台和九角錐組合成的多面體,其有兩種形式:一種是九角錐疊在九角錐台較小的九邊形面、另一種是九角錐疊在九角錐台較大的九邊形面。後者可以視為只截去一個頂點的雙九角錐。
九角錐台錐的拓樸結構與九角錐柱相同,因為九角錐柱可以藉由縮放其九邊形面使圖形變形成九角錐台錐。
十七角錐台
十七角錐台一種底面為時七邊形的錐台 ,可以視為切去一個頂點的十七角錐。通常其兩個底面形狀會有差異或者相似,而兩個底面都全等的十七角錐台與十七角柱無異,因此十七角錐台的拓樸結構與十七角柱相同,因為十七角柱可以藉由縮放其十七邊形面使圖形變形成十七角錐台。
六角錐反角柱
六角錐反角柱是指底面為六邊形 的角錐反角柱 ,可以視為一個六角錐與一個反六角柱底面對底面的組合。
六角錐反角柱不是一個詹森多面體,因為當其所有面都是正多邊形 時,其中六個正三角形將會共面,而導致圖形退化成反六角柱。
相同的情形也出現在雙六角錐反角柱 上,必須要將部分正多邊形面拉長或扭曲才能構成多面體,導致其無法以所有面皆為正多邊形的形式存在,因此這些多面體可以被歸類為擬詹森多面體 [ 11] 。
對偶多面體為十九面體的多面體
有些多面體具有19個頂點,因此其對偶多面體為十九面體。例如空間填充十三面體 具有19個頂點,因此其對偶多面體是一個十九面體。
空間填充十三面體的對偶多面體
空間填充十三面體的對偶多面體
空間填充十三面體的對偶多面體是一種19面體,其可以視為一種經過扭稜變換的結果,其對應的原像 與半立方體類似,但又不相同,其對應的原像有面積為零的退化 面。
這個多面體一共有19個面、30條邊和13個頂點,其面由16個三角形和3個梯形所組成。其對偶多面體可以獨立填滿整個三維空間。
十九面體列表
名稱
種類
圖像
符號
頂點
邊
面
χ
面的種類
對稱性
展開圖
十七角柱
稜柱體
t{2,17} {17}x{}
34
51
19
2
2個十七邊形 17個矩形
D17h , [17,2], (*17 2 2), order 68
十八角錐
稜錐體
( )∨{18}
19
36
19
2
1個十八邊形 18個三角形
C 18v , [18], (*18 18)
九角錐柱
角錐柱
P9+Y9
19
36
19
2
9個三角形 9個正方形 1個九邊形
C 9v , [9], (*99)
九角錐台錐
截角雙錐
19
36
19
2
1個九邊形 9個梯形 9個三角形
C 9v , [9], (*99)
十七角錐台
錐台
34
51
19
2
2個十七邊形 17個梯形
D17h , [17,2], (*17 2 2), order 68
六角錐反角柱
角錐反角柱
13
30
19
2
1個六邊形 18個三角形
C 6v , [6], (*66)
六角化六角帳塔
帳塔錐
19
36
19
2
12個三角形 6個矩形 1個12邊形
C6v , [6], (*66)
空間填充十三面體[ 12] 的對偶多面體
扭稜半立方體
13
30
19
2
16個三角形 3個梯形
側錐十四角柱
A14+Y4
19
4個正三角形 13個正方形 2個十四邊形
C 2v
二側錐十一角柱
P11+2Y4
19
8個正三角形 9個正方形 2個十一邊形
C 2v
參見
十九邊形 :同為含19個維面(facet)的形狀,但是位於二維空間。
參考文獻
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