标题: 为何正多面体只有五种?
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(无尽圆周率)

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发表于 2010-9-5 14:21 资料 个人空间 短消息 看全部作者
预备定理——欧拉公式:任一多面体的V+F-E=2,其中:V代表顶点数,F代表面数,E代表棱数
设一个正多面体的每个面是正n边形,每个顶点有m条棱。
由每两面共用一条棱可知F(面数)×n=2E(棱数)
同理,V(顶点数)×m=2E
整理得F=2E/n, V=2E/m;
代入欧拉公式得到:2E/m+2E/n-E=2  =>  1/m+1/n=1/2+1/E.
显然1/E>0,所以1/m+1/n>1/2,故而m,n不能同时大于3(1/4+1/4=1/2)。
另一方面,由于m和n的意义可知,n≥3(至少是正三角形),m≥3(一个顶点至少有3条棱),因此m和n至少有一个等于3
若m=3,则1/n>1/2-1/3=1/6  =>  n<6,n又是正整数,故n=3,4或5;
若n=3,同理,m=3,4或5。
综上所述:
类型        面数F        棱数E        顶点数V        n        m
正4面体        4        6        4        3        3
正6面体        6        12        8        4        3
正8面体        8        12        6        3        4
正12面体        12        30        20        5        3
正20面体        20        30        12        3        5
基本上照抄高中课本


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