正二十面体
五个柏拉图多面体之一
正二十面体(Regular twenty aspect) 是一种由20个等边三角形组成的正多面体,它是五个柏拉图多面体之一,同时也是三角面多面体以及康威多面体。正二十面体拥有20个面、30条棱和12个顶点,其对偶多面体正十二面体。在施莱夫利符号中,正二十面体表示为{3,5}。正二十面体是所有五种凸正多面体中面数最多的。
定义
正多面体各个面都是全等正多边形,并且各个多面角都是全等的多面角。其中面数最少的是正四面体,面数最多的是正二十四面体。
性质
1.正二十面体的外接球内切球、内棱切球都存在,并且三球球心重合。
2.正二十面体的外心、内心、内棱心重合的称为正正二十面体的中心。
3.正二十面过任顶点和正多面体中心的直线必然经过正二十面体的另一顶点,并且这两个顶点到正二十面体中心的距离都相等
4.连线经过正二十面体的中心的两点称为相对顶点,连两双相对顶点的两条棱称为正二十面体的对棱,由对棱围成的两个面称为正二十面体的对面。
5.正二十面体的对棱、对面都平行。
体积公式
(其中a为棱长)
在平面上,正多边形内接到圆时,边数越多,占圆面积的百分比就较高;而在三维空间中,这个规则却不能推广——当正十二面体和正二十面体内接到一个球时,前者约占66.4909%,后者仅占60.5461%。某些病毒,如疱疹病毒科,拥有正二十面体的衣壳
正二十面体:20面\12顶点\30棱
若正二十面体的中心为(0,0,0),外接球半径为1,各顶点的坐标为{(±m,0,±n), ,,其中。
计算公式
体心到每个顶点的距离(外接球半径)=。
体心到每个面的中心的距离(内切球半径)=。
体心到每条棱的中点的距离(切棱球半径)=。
正二十面体(Regular twenty aspect) 是一种由20个等边三角形组成的正多面体,它是五个柏拉图多面体之一,同时也是三角面多面体以及康威多面体。正二十面体拥有20个面、30条棱和12个顶点,其对偶多面体正十二面体。在施莱夫利符号中,正二十面体表示为{3,5},顶点布局为3.3.3.3.3或35。正二十面体是所有五种凸正多面体中面数最多的。
正交投影
正二十面体有3种特殊的正交投影,分别正对着一个面、一条棱、一个顶点。
应用
正二十面体因其均匀性和多面性,适合作为子使用。在生物学中,某些病毒如疱疹病毒科诺如病毒腺病毒科噬菌体等,拥有正二十面体的衣壳。在某些细菌中,也发现具有二十面体形状的胞器,这些胞器的壳由具BMC结构域的不同蛋白质构成。1904年,恩斯特·海克尔发表了一些放射虫的种类,包括Circogonia二十面体(Circogonia icosahedra),其BOBBIN的形状像一个正二十面体。
与黄金分割的关系
正二十面体与黄金分割有密切的关系。若以正二十面体的中心为原点,各顶点的坐标分别为{(0,±1,±Φ), (±1,±Φ,0), (±Φ,0,±1)},在此Φ = √5 − 1/2,即黄金分割数。这些顶点能共同形成五组,每组拥有三个同心、相互垂直的黄金矩形
半正涂色和子对称群
正二十面体有三种不同的半正涂色方法,可以按照一个顶点引出的5个面的涂色来标记为11213、11212、11111。正二十面体可以被描述为扭棱正四面体,具有手征性正四面体对称性;它亦可以被描述成交错截顶正八面体,有五角十二面体对称性。这个具有五角十二面体对称的正二十面体也被叫做伪二十面体是五角十二面体的对联
参考资料
目录
概述
定义
性质
体积公式
计算公式
正交投影
应用
与黄金分割的关系
半正涂色和子对称群
参考资料