正六面体

时间:2023-06-06 09:47:51编辑:奇事君
定义

立方体,是由6个相同大小的正方形围成的立体图形,故又称正六面体,英文拼写是Cube。

立方体

(Cube),是由6个正方形面组成的正多面体,故又称

正六面体

(Hexahedron)、

正方体

正立方体

。[1]它有12条棱(边)和8个顶(点),是五个柏拉图立体之一。

立方体是一种特殊的正四棱柱、长方体、三角偏方面体、菱形多面体、平行六面体,就如同正方形是特殊的矩形、菱形、平行四边形一様。立方体具有正八面体对称性,即考克斯特BC3对称性,施莱夫利符号{4,3},考克斯特-迪肯符号,与正八面体对偶。

立方体特征

面的图形:正方形

面的数目:6

边的数目:12

顶点数目:8

表面积:

体积:

二面角角度:

外接球半径:

内接球半径:

对偶多面体:正八面体

在所有表面积一定的长方体中,立方体的体积最大,同样,在所有线性大小(长宽高之和)一定的长方体中,立方体的体积也是最大的。反过来,体积相等的长方体中,立方体拥有最小表面积和线性大小。

几何性质

立方体有11种不同的展开图,即是说,我们可以有11种不同的方法切开空心立方体的7条棱而将其展平为平面图形,见右图。

立方体的11种不同展开图。

如果我们要将立方体涂色而使相邻的面不带有相同的颜色,则我们至少需要3种颜色(类似于四色问题)。

立方体是唯一能够独立密铺三维欧几里得空间的柏拉图正多面体,因此立方体堆砌也是四维唯一的正堆砌(三维空间中的堆砌拓扑上等价于四维多胞体)。它又是柏拉图立体中唯一一个有偶数边面——正方形面的,因此,它是柏拉图立体中独一无二的环带多面体(它所有相对的面关于立方体中心中心对称)。

将立方体沿对角线切开,能得到6个全等的正4棱柱(但它不是半正的,底面棱长与侧棱长之比为)将其正方形面贴到原来的立方体上,能得到菱形十二面体(RhombicDodecahedron)(两两共面三角形合成一个菱形)。联系

将立方体的其中四个顶点相连,而这四个顶点任何两条都没有落在立方体同一条的边上,可得到一个正四面体,其边长为立方体边长的,其体积为立方体体积的。

立方体的对偶多面体是正八面体。

当正八面体在立方体之内:

星形八面体的对角线可组成一个立方体。

截半立方体:从一条棱斩去另一条棱的中点得出

截角立方体

超正方体:立方体在高维度的推广。更加一般的,立方体是一个大家族,即立方形家族(又称超方形、正测形)的3维成员,它们都具有相似的性质(如二面角都是90°、有类似的超体积公式,即等)。

长方体、偏方面体的特例。

应用日常生活

食盐和糖的结晶体都是立方状;

骰子最常见的形状就是立方体;

1967年世界博览会的「立方体房间」。

游戏

索马立方;

扭计骰;

扭扭骰;

Slothouber-Graatsma立方:以6个及3个单位立方组成的立方(仅有一个解法);

康威立方:以3个,13个,及和的长方体各一个,组成一个的立方(572个解)。视错觉

奈克方块;

不可能方块(上方右图)。

数学问题体积与表面积倍立方体问题

参见尺规作图,已经证明此题无法用无刻度的直尺与圆规去画出的位置最大的横切面

立方体的横切面只有四种:

三角形矩形五边形六边形

其中以正六边形的面积最大,若立方体的棱长为a,则正六边形的面积为(图1)。

上一篇:九莲宝灯牌型

下一篇:明圣王后