Säännöllinen oktaedri | |||
---|---|---|---|
( pyörivä malli ) | |||
Tyyppi | säännöllinen monitahoinen | ||
Kombinatoriikka | |||
Elementit |
|
||
Fasetit | säännölliset kolmiot | ||
Vertex-kokoonpano | 4.4.4 | ||
Kaksoispolyhedron | kuutio | ||
Vertex figuuri | |||
Skannata
|
|||
Luokitus | |||
Merkintä |
|
||
Schläfli-symboli |
|
||
Wythoff-symboli | 4 | 2 3 | ||
Dynkinin kaavio |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
||
Symmetria ryhmä | |||
Kiertoryhmä | |||
kvantitatiivinen tieto | |||
Dihedraalinen kulma | |||
Kiinteä kulma kärjessä | ke | ||
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Oktaedri ( kreikaksi οκτάεδρον sanoista οκτώ "kahdeksan" + έδρα "kanta") on monitahoinen , jossa on kahdeksan pintaa.
Säännöllinen oktaedri on yksi viidestä kuperasta säännöllisestä polyhedrasta [1] , niin kutsutuista platonisista kiinteistä aineista ; sen kasvot ovat kahdeksan tasasivuista kolmiota . Tavallinen oktaedri -
Oktaedri on kolmiulotteinen versio yleisemmästä hyperoktaedrin käsitteestä .
Tavallisella oktaedrilla on 8 kolmion muotoista pintaa, 12 reunaa, 6 kärkeä ja 4 reunaa kohtaavat jokaisessa kärjessä.
Jos oktaedrin reunan pituus on , niin oktaedrin ympärille piirretyn pallon säde on:
,oktaedriin kirjoitetun pallon säde voidaan laskea kaavalla:
dihedraalinen kulma : , missä .
Puolikirjoitetun pallon , joka koskettaa kaikkia reunoja, säde on
Oktaedrilla on neljä erityistä ortogonaalista projektiota , joita keskittävät reuna, kärki, kasvot ja kasvonormaalit. Toinen ja kolmas tapaus vastaavat Coxeterin tasoja B2 ja A2 .
Keskitetty | reuna | Normaalia kasvoihin |
huippu | reuna |
---|---|---|---|---|
Kuva | ||||
Projektiivinen symmetria |
[2] | [2] | [neljä] | [6] |
Oktaedri voidaan esittää pallomaisena laatoituksena ja projisoida tasoon käyttämällä stereografista projektiota . Tämä projektio on mukautuva , säilyttäen kulmat, mutta ei pituutta tai pinta-alaa. Pallon segmentit on kartoitettu tasossa olevien ympyröiden kaariksi.
kolmiokeskeinen _ | |
ortogonaalinen projektio | Stereografinen projektio |
---|
Reunapituinen oktaedri voidaan sijoittaa origoon siten, että sen kärjet ovat koordinaattiakseleilla. Huippupisteiden suorakulmaiset koordinaatit ovat silloin
(±1, 0, 0); (0, ±1, 0); (0, 0, ±1).Suorakaiteen muotoisessa koordinaattijärjestelmässä x - y - z oktaedri, jonka keskipiste on pisteessä ( a , b , c ) ja säteellä r on kaikkien pisteiden ( x , y , z ) joukko siten, että
Säännöllisen oktaedrin, jonka reunan pituus on a , kokonaispinta-ala on
Oktaedrin tilavuus ( V ) lasketaan kaavalla:
Siten oktaedrin tilavuus on neljä kertaa saman reunan pituisen tetraedrin tilavuus , kun taas pinta-ala on kaksi kertaa suurempi (koska pinta koostuu 8 kolmiosta, kun taas tetraedrin on neljä).
Jos oktaedria venytetään tasa-arvon täyttämiseksi:
pinnan ja tilavuuden kaavat muuttuvat:
Lisäksi venytetyn oktaedrin hitausmomenttien tensori on yhtä suuri:
Se pelkistyy säännöllisen oktaedrin yhtälöön, kun:
Kahden kaksoistetraedrin konfiguraation sisäinen (yhteinen) osa on oktaedri , ja itse tätä konfiguraatiota kutsutaan tähtioktaedriksi ( latinaksi: stella octangula ). Konfiguraatio on oktaedrin ainoa tähti . Vastaavasti säännöllinen oktaedri on seurausta leikkaamalla pois säännöllisestä tetraedristä neljä säännöllistä tetraedria, joiden reunan pituus on puolet (eli tetraedrin täydellinen katkaisu ). Oktaedrin kärjet ovat tetraedrin reunojen keskipisteissä, ja oktaedri on suhteessa tetraedriin samalla tavalla kuin kuuboktaedri ja ikosidodekaedri ovat suhteessa muihin platonisiin kiinteisiin aineisiin. On mahdollista jakaa oktaedrin reunat suhteessa kultaiseen leveyteen ikosaedrin kärkien määrittämiseksi . Voit tehdä tämän asettamalla vektorit reunoihin siten, että kaikki pinnat ovat syklien ympäröimiä. Sitten jaamme jokaisen reunan kultaisessa suhteessa vektoreita pitkin. Tuloksena olevat pisteet ovat ikosaedrin huippuja.
Oktaedrit ja tetraedrit voidaan lomittaa muodostamaan kärki-, reuna- ja pintatasoltaan yhtenäisiä hunajakennoja , joita Fuller kutsui oktettikimpuksi . Nämä ovat ainoat kammat, jotka mahdollistavat säännöllisen pinoamisen kuutioon , ja ne ovat yksi 28: sta kuperista yhtenäisistä kennoista .
Oktaedri on ainutlaatuinen platonisten kiinteiden aineiden joukossa, koska sillä yksin on parillinen määrä kasvoja kussakin kärjessä. Lisäksi se on ainoa tämän ryhmän jäsen, jolla on symmetriatasoja, jotka eivät leikkaa mitään kasvoja.
Johnson-polyhedrin standarditerminologiaa käyttäen oktaedria voidaan kutsua neliömäiseksi bipyramidiksi . Kahden vastakkaisen kärjen katkaiseminen johtaa katkaistuun bipyramidiin .
Oktaedri on 4-liittynyt . Tämä tarkoittaa, että neljä kärkeä on poistettava, jotta loput voidaan katkaista. Se on yksi neljästä neljästä yksinkertaisesta hyvin peitetystä polyhedrasta, mikä tarkoittaa, että kaikki suurimmat itsenäiset kärkijoukot ovat samankokoisia. Muut kolme polyhedraa, joilla on tämä ominaisuus, ovat viisikulmainen bipyramidi , snub -biclinoid ja epäsäännöllinen monitahoinen, jossa on 12 kärkeä ja 20 kolmion muotoista pintaa [2] .
Oktaedrilla on 3 yhtenäistä väriä jotka on nimetty niiden kasvojen värien mukaan: 1212, 1112, 1111.
Oktaedrin symmetriaryhmä on O h , luokkaa 48, kolmiulotteinen hyperoktaedriryhmä . Tämän ryhmän alaryhmiä ovat D 3d (luokka 12), kolmion antiprismasymmetriaryhmä , D 4h (kertaluku 16), neliömäinen bipyramidisymmetriaryhmä ja Td (kertaluokka 24), täysin katkaistu tetraedrisymmetriaryhmä . Näitä symmetrioita voidaan korostaa kasvojen erilaisilla väreillä.
Nimi | Oktaedri | Täysin katkaistu tetraedri (Tetratetraedri) |
Kolmion muotoinen antiprisma | Neliömäinen bipyramidi | Rombinen bipyramidi |
---|---|---|---|---|---|
Piirustus (kasvojen värjäys) |
(1111) |
(1212) |
(1112) |
(1111) |
(1111) |
Coxeterin kaavio | ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
Schläfli-symboli | {3,4} | r{3,3} | s{2,6} sr{2,3} |
ft{2,4} { } + {4} |
ftr{2,2} { } + { } + { } |
Wythoff-symboli | 4 | 3 2 | 2 | 4 3 | 2 | 6 2 | 2 3 2 |
||
Symmetria | Oi , [ 4,3 ], (*432) | T d , [3,3], (*332) | D 3d , [2 + ,6], (2*3) D 3 , [2,3] + , (322) |
D 4h , [2,4], (*422) | D 2h , [2,2], (*222) |
Tilaus | 48 | 24 | 12 6 |
16 | kahdeksan |
Oktaedrin kehityksestä on yksitoista muunnelmaa [3] .
Oktaedri on kaksoiskappale kuution kanssa .
Homogeeninen tetrahemiheksaedri on säännöllisen oktaedrin tetraedrisesti symmetrinen fasetti , joka säilyttää reunojen ja kärkien järjestelyn . Leikkauksessa on neljä kolmiota ja 3 keskiruutua.
Oktaedri |
tetrahemiheksaedri |
Seuraavat polyhedrat vastaavat kombinatorisesti säännöllistä oktaedria. Niillä kaikilla on kuusi kärkeä, kahdeksan kolmiopintaa ja kaksitoista reunaa, mikä vastaa yhdestä yhteen säännöllisen oktaedrin parametreja.
Yleensä mitä tahansa monitahoista, jolla on kahdeksan pintaa, voidaan kutsua oktaedriksi. Tavallisella oktaedrilla on 6 kärkeä ja 12 reunaa, oktaedrin vähimmäismäärä. Epäsäännöllisillä kahdeksankulmioilla voi olla jopa 12 kärkeä ja 18 reunaa [3] [4] . Topologisesti erillisiä kuperaa oktaedria on 257 , peilikopioita lukuun ottamatta [3] . Erityisesti on olemassa 2, 11, 42, 74, 76, 38, 14 oktaedria, joissa on vastaavasti 6-12 kärkeä [5] [6] . (Kaksi polyhedraa ovat "topologisesti erillisiä", jos niillä on sisäisesti erilaiset pintojen ja kärkien järjestelyt, joten ei ole mahdollista muuttaa yhtä kappaletta toiseksi yksinkertaisesti muuttamalla reunojen pituutta tai reunojen tai pintojen välisiä kulmia.)
Joitakin merkittäviä epäsäännöllisiä kahdeksankulmia:
Fuller keksi 1950-luvulla toistuvien tetraedrien ja oktaedrien rungon, joka tunnetaan avaruuskehyksenä sitä pidetään vahvimpana ulokepalkkien rasituksia kestävänä rakenteena .
Säännöllinen oktaedri voidaan suurentaa tetraedriksi lisäämällä neljä tetraedria vuorotellen. Tetraedrin lisääminen kaikkiin kahdeksaan pintaan muodostaa tähtituneen oktaedrin .
tetraedri | tähtikuvioinen oktaedri |
---|
Oktaedri kuuluu kuutioon liittyvien yhtenäisten polyhedrien perheeseen.
Symmetria : [4,3], (*432) | [4,3] + , (432) | [3 + ,4], (3*2) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | ||
{4,3} | t{4,3} | r{4,3} | t{3,4} | {3,4} | rr{4,3} | tr{4,3} | sr{4,3} | s{3,4} | ||
Kaksoispolyhedra | ||||||||||
V4 3 | v3.82 _ | V(3.4) 2 | v4.62 _ | V3 4 | v3.43 _ | V4.6.8 | V3 4.4 _ | V3 5 |
Se on myös yksi yksinkertaisimmista esimerkeistä hypersimplexistä , monitahoisesta, joka muodostuu hyperkuution ja hypertason tietyn leikkauspisteen kautta .
Oktaedri sisältyy polyhedrijonoon, jonka Schläfli-symboli {3, n } ulottuu hyperboliseen tasoon .
pallomainen | Euklidinen | Kompakti hyperbola. | Para -kompakti |
Ei-kompakti hyperbolinen | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
3.3 | 3 3 | 3 4 | 3 5 | 3 6 | 3 7 | 3 8 | 3∞ _ | 3 12i | 39i _ | 36i _ | 3 3i |
Säännöllistä oktaedria voidaan pitää täysin katkaistuna tetraedrina ja sitä voidaan kutsua tetraedriksi . Tämä voidaan näyttää kaksivärisellä mallilla. Tässä värjäyksessä oktaedrilla on tetraedrinen symmetria .
Tetraedrin katkaisusekvenssin ja sen kaksoishahmon vertailu:
Symmetria : [3,3] , (*332) | [3,3] + , (332) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
{3,3} | t{3,3} | r{3,3} | t{3,3} | {3,3} | rr{3,3} | tr{3,3} | sr{3,3} |
Kaksoispolyhedra | |||||||
V3.3.3 | V3.6.6 | V3.3.3.3 | V3.6.6 | V3.3.3 | V3.4.3.4 | V4.6.6 | V3.3.3.3.3 |
Yllä olevat kiinteät aineet voidaan ymmärtää leikkeiksi, jotka ovat kohtisuorassa tesseraktin pitkää diagonaalia vastaan . Jos tämä lävistäjä sijoitetaan pystysuoraan korkeudella 1, niin viisi ensimmäistä osaa ylhäältä ovat korkeuksilla r , 3/8, 1/2, 5/8 ja s , missä r on mikä tahansa luku välissä (0 ,1/4] ja s — mikä tahansa luku välissä [3/4,1).
Oktaedri tetraedrina esiintyy kvasisäännöllisten monitahojen ja laatoitusten, joiden kärkikonfiguraatio on ( 3.n ) 2 , symmetriasarjassa, joka siirtyy pallon laatoinnista euklidiselle tasolle ja sitten hyperboliselle tasolle. Symmetrian * n 32 orbifold-merkinnässä kaikki nämä laatoitukset ovat Wythoff-rakenteita symmetrian perusalueen sisällä , ja ne muodostavat pisteitä alueen oikeassa kulmassa [8] [9] .
Rakennus |
pallomainen | Euklidinen | hyperbolinen | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
*332 | *432 | *532 | *632 | *732 | *832... | *∞32 | |
Lähes säännölliset luvut |
|||||||
Vertex | (3.3) 2 | (3.4) 2 | (3.5) 2 | (3.6) 2 | (3.7) 2 | (3.8) 2 | (3.∞) 2 |
Kolmiomaisena antiprismana oktaedri liittyy kuusikulmaisen dihedraalisen symmetrian perheeseen.
Symmetria : [6,2] , (*622) | [6,2] + , (622) | [6,2 + ], (2*3) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |
{6,2} | t{6,2} | r{6,2} | t{2,6} | {2,6} | rr{2,6} | tr{6,2 | sr{6,2} | s{2,6} | |
Heidän kaksoispolyhedransa | |||||||||
V6 2 | V12 2 | V6 2 | V4.4.6 | v26_ _ | V4.4.6 | V4.4.12 | V3.3.3.6 | V3.3.3.3 |
Polyhedron | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mosaiikki | ||||||||||||
Kokoonpano | V2.3.3.3 | 3.3.3.3 | 4.3.3.3 | 5.3.3.3 | 6.3.3.3 | 7.3.3.3 | 8.3.3.3 | 9.3.3.3 | 10.3.3.3 | 11.3.3.3 | 12.3.3.3 | ... ∞.3.3.3 |
Polyhedron | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mosaiikki | ||||||||||
Kokoonpano | V2.4.4 | V3.4.4 | V4.4.4 | V5.4.4 | V6.4.4 | V7.4.4 | V8.4.4 | V9.4.4 | V10.4.4 | ... V∞.4.4 |
Schläfli-symboli | |
---|---|
Monikulmiot | |
tähtipolygoneja | |
Tasaiset parketit _ | |
Tavalliset monitahoiset ja pallomaiset parketit | |
Kepler-Poinsot-polyhedra | |
hunajakennoja | {4,3,4} |
Neliulotteinen polyhedra |