กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

รูปหลายเหลี่ยม

เปลี่ยนเส้นทางไปยังหัวข้อที่เกี่ยวข้อง

ในทางเรขาคณิตรูปหลายเหลี่ยม ( / ˈ p ɒ l ɪ ɡ ɒ n / ) คือรูปทรงบนระนาบ ที่ประกอบขึ้นจากส่วนของเส้นตรงที่เชื่อมต่อกันเป็น โซ่รูป หลายเหลี่ยมปิด

รูปหลายเหลี่ยม

Page semi-protected

รูปหลายเหลี่ยมบางประเภท ได้แก่ รูปหลายเหลี่ยมเปิด (ไม่รวมขอบเขต) รูปหลายเหลี่ยมที่มีเฉพาะขอบเขต (ไม่รวมส่วนภายใน) รูปหลายเหลี่ยมปิด (รวมทั้งขอบเขตและส่วนภายใน) และรูปหลายเหลี่ยมที่ตัดกันเอง

ในทางเรขาคณิตรูปหลายเหลี่ยม ( / ˈ p ɒ l ɪ ɡ ɒ n / ) คือรูปทรงบนระนาบ ที่ประกอบขึ้นจากส่วนของเส้นตรงที่เชื่อมต่อกันเป็น โซ่รูป หลายเหลี่ยมปิด

ส่วนต่างๆ ของรูปหลายเหลี่ยมปิดเรียกว่าขอบหรือด้าน จุดที่ขอบสองด้านมาบรรจบกันเรียกว่าจุดยอดหรือมุม รูปหลายเหลี่ยม nด้านคือ รูปหลายเหลี่ยมที่มีn ด้านตัวอย่างเช่นสามเหลี่ยมเป็นรูปหลายเหลี่ยม 3 ด้าน

รูปหลายเหลี่ยมเชิงเดี่ยวคือรูปหลายเหลี่ยมที่ไม่ตัดกับตัวเอง กล่าวคือ จุดตัดที่อนุญาตได้เพียงจุดเดียวระหว่างส่วนของเส้นตรงที่ประกอบกันเป็นรูปหลายเหลี่ยม คือจุดปลายร่วมของส่วนของเส้นตรงที่อยู่ติดกันในลำดับของรูปหลายเหลี่ยม รูปหลายเหลี่ยมเชิงเดี่ยวเป็นขอบเขตของบริเวณบนระนาบที่เรียกว่ารูปหลายเหลี่ยมทึบส่วนภายในของรูปหลายเหลี่ยมทึบ เรียกว่า ตัวรูปหรือที่รู้จักกันในชื่อบริเวณรูปหลายเหลี่ยมหรือพื้นที่รูปหลายเหลี่ยมในบริบทที่สนใจเฉพาะรูปหลายเหลี่ยมเชิงเดี่ยวและรูปหลายเหลี่ยมทึบ คำว่ารูปหลายเหลี่ยมอาจหมายถึงรูปหลายเหลี่ยมเชิงเดี่ยวหรือรูปหลายเหลี่ยมทึบเท่านั้น

กลุ่มรูปหลายเหลี่ยมอาจตัดกันเอง ทำให้เกิดรูปหลายเหลี่ยมดาวและรูปหลายเหลี่ยมตัดกันเอง อื่นๆ บางแหล่งข้อมูลยังถือว่ากลุ่มรูปหลายเหลี่ยมปิดในปริภูมิยูคลิดเป็นรูปหลายเหลี่ยมชนิดหนึ่ง ( รูปหลายเหลี่ยมเฉียง ) แม้ว่ากลุ่มรูปหลายเหลี่ยมนั้นจะไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกันก็ตาม

รูปหลายเหลี่ยมเป็นตัวอย่างสองมิติของ รูปทรงหลายเหลี่ยมทั่วไปในจำนวนมิติใดๆ ก็ตาม นอกจากนี้ยังมีรูปทรงหลายเหลี่ยมในรูปแบบ อื่นๆ อีกมากมาย ที่กำหนดขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน

นิรุกติศาสตร์

คำว่าpolygonมาจาก คำคุณศัพท์ภาษา กรีก πολύς ( polús ) 'มาก' / 'หลาย' และ γωνία ( gōnía ) 'มุม' หรือ 'เหลี่ยม' ดังนั้นจึงหมายถึง 'มีหลายมุม' มีการเสนอแนะว่า γόνυ ( gónu ) 'เข่า' อาจเป็นที่มาของคำว่าgon [ 1 ]

การจำแนกประเภท

รูปหลายเหลี่ยมประเภทต่างๆ

จำนวนด้าน

รูปหลายเหลี่ยมส่วนใหญ่จำแนกตามจำนวนด้าน

ความนูนและจุดตัด

รูปหลายเหลี่ยมอาจมีลักษณะเฉพาะตามความนูนหรือประเภทของความไม่นูน:

  • นูน : เส้นใดๆ ที่ลากผ่านรูปหลายเหลี่ยม (และไม่สัมผัสกับขอบหรือมุม) จะตัดกับขอบเขตของรูปหลายเหลี่ยมเพียงสองครั้งเท่านั้น ผลที่ตามมาคือ มุมภายในทั้งหมดจะมีค่าน้อยกว่า 180° หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ส่วนของเส้นตรงใดๆ ที่มีจุดปลายอยู่บนขอบเขต จะผ่านเฉพาะจุดภายในระหว่างจุดปลายเท่านั้น เงื่อนไขนี้เป็นจริงสำหรับรูปหลายเหลี่ยมในเรขาคณิตใดๆ ไม่ใช่เฉพาะเรขาคณิตยุคลิดเท่านั้น[ 2 ]
  • รูปทรงไม่นูน: อาจพบเส้นตรงที่ตัดกับขอบเขตของรูปหลายเหลี่ยมมากกว่าสองครั้ง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ มีส่วนของเส้นตรงระหว่างจุดสองจุดที่ผ่านออกนอกรูปหลายเหลี่ยม
  • รูปหลาย เหลี่ยมแบบเรียบง่าย : เส้นขอบของรูปหลายเหลี่ยมไม่ตัดกันเอง รูปหลายเหลี่ยมแบบนูนทั้งหมดเป็นรูปหลายเหลี่ยมแบบเรียบง่าย
  • เว้า : รูปทรงไม่นูนและเรียบง่าย มีมุมภายในอย่างน้อยหนึ่งมุมที่ใหญ่กว่า 180 องศา
  • รูปดาว : สามารถมองเห็นส่วนภายในทั้งหมดได้จากอย่างน้อยหนึ่งจุด โดยไม่ตัดผ่านขอบใดๆ รูปหลายเหลี่ยมต้องเป็นรูปทรงเรขาคณิตอย่างง่าย และอาจเป็นรูปนูนหรือรูปเว้าก็ได้ รูปหลายเหลี่ยมนูนทั้งหมดเป็นรูปดาว
  • ตัดกันเอง : ขอบเขตของรูปหลายเหลี่ยมตัดกับตัวมันเอง คำว่า " ซับซ้อน " บางครั้งถูกใช้เพื่อเปรียบเทียบกับ " เรียบง่าย"แต่การใช้แบบนี้อาจทำให้เกิดความสับสนกับแนวคิดของ รูป หลายเหลี่ยมซับซ้อนซึ่งเป็นรูปหลายเหลี่ยมที่อยู่ใน ระนาบ ฮิลเบิร์ต ซับซ้อน ซึ่งประกอบด้วยมิติเชิงซ้อน สองมิติ
  • รูปหลายเหลี่ยมดาว : รูปหลายเหลี่ยมที่ตัดกันเองอย่างสม่ำเสมอ รูปหลายเหลี่ยมไม่สามารถเป็นทั้งรูปดาวและมีรูปร่างเหมือนดาวได้พร้อมกัน

ความเท่าเทียมและความสมมาตร

คุณสมบัติของความสม่ำเสมออาจนิยามได้ด้วยวิธีอื่น: รูปหลายเหลี่ยมจะเรียกว่าสม่ำเสมอได้ก็ต่อเมื่อเป็นรูปหลายเหลี่ยมที่มีมุมเท่ากันและมุมเท่ากัน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือเป็นรูปหลายเหลี่ยมวงกลมและรูปหลายเหลี่ยมด้านเท่า รูปหลายเหลี่ยมสม่ำเสมอที่ไม่นูนเรียกว่ารูปหลายเหลี่ยมดาวสม่ำเสมอ

เบ็ดเตล็ด

คุณสมบัติและสูตร

การแบ่งรูป หลายเหลี่ยม nด้านออกเป็นรูปสามเหลี่ยมn − 2 รูป

เรขาคณิตแบบยุคลิดถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานตลอดทั้งบทความ

มุม

รูปหลายเหลี่ยมใดๆ จะมีจำนวนมุมเท่ากับจำนวนด้าน แต่ละมุมจะมีหลายมุมย่อย มุมย่อยที่สำคัญที่สุดสองมุมคือ:

  • มุมภายใน – ผลรวมของมุมภายในของรูป หลายเหลี่ยม nด้านแบบง่าย คือ ( n − 2) × πเรเดียนหรือ ( n − 2) × 180 องศาเนื่องจาก รูปหลายเหลี่ยม nด้านแบบง่ายใดๆ (ที่มี nด้าน) สามารถพิจารณาได้ว่าประกอบด้วย สามเหลี่ยม ( n − 2)รูป โดยแต่ละรูปมีผลรวมของมุมเท่ากับ π เรเดียน หรือ 180 องศา ขนาดของมุมภายในใดๆ ของรูปหลายเหลี่ยม nด้านแบบนูนปกติคือ(12n)π{\displaystyle \left(1-{\tfrac {2}{n}}\right)\pi }เรเดียน หรือ180360n{\displaystyle 180-{\tfrac {360}{n}}}องศา มุมภายในของรูปหลายเหลี่ยมดาว ปกติ ได้รับการศึกษาครั้งแรกโดยปวงโซต์ ในบทความเดียวกันกับที่เขาอธิบายรูปหลายเหลี่ยมดาวปกติ ทั้งสี่รูป : สำหรับรูปปกติพีq{\displaystyle {\tfrac {p}{q}}}-รูปหลายเหลี่ยม ( รูปหลายเหลี่ยมที่มีความหนาแน่นศูนย์กลางq ) โดยแต่ละมุมภายในคือπ(พี2q)พี{\displaystyle {\tfrac {\pi (p-2q)}{p}}}เรเดียน หรือ180(พี2q)พี{\displaystyle {\tfrac {180(p-2q)}{p}}}องศา[ 3 ]
  • มุมภายนอก – มุมภายนอกคือมุมเสริมของมุมภายใน เมื่อลากเส้นรอบรูปหลายเหลี่ยม nด้านนูน มุมที่ "หมุน" ที่มุมใดมุมหนึ่งจะเป็นมุมภายนอก การลากเส้นรอบรูปหลายเหลี่ยมจนครบหนึ่งรอบจะเท่ากับ 360° ดังนั้นผลรวมของมุมภายนอกต้องเท่ากับ 360° หลักการนี้สามารถนำไปใช้กับรูปหลายเหลี่ยมเว้าแบบง่ายได้เช่นกัน หากหักมุมภายนอกที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามออกจากมุมที่หมุนทั้งหมด โดยทั่วไปแล้ว เมื่อลากเส้นรอบรูปหลาย เหลี่ยม n ด้าน ผลรวมของมุมภายนอก (จำนวนทั้งหมดที่หมุนที่จุดยอด) สามารถเป็นจำนวนเต็มใดๆ ที่เป็นผลคูณของ 360° กับ d ได้ เช่น 720° สำหรับ รูปห้าเหลี่ยมและ 0° สำหรับรูปแปดเหลี่ยมมุม หรือรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานตรงข้ามโดยที่ dคือความหนาแน่นหรือจำนวนรอบการหมุนของรูปหลายเหลี่ยม

พื้นที่

พิกัดของรูปห้าเหลี่ยมที่ไม่นูน

ในส่วนนี้ จุดยอดของรูปหลายเหลี่ยมที่กำลังพิจารณาจะถูกกำหนดให้เป็น(x0,y0),(x1,y1),,(xn1,yn1){\displaystyle (x_{0},y_{0}),(x_{1},y_{1}),\ldots ,(x_{n-1},y_{n-1})}ตามลำดับ เพื่อความสะดวกในบางสูตร จะใช้สัญลักษณ์( x , y ) = ( x , y ) ด้วยเช่นกัน

รูปหลายเหลี่ยมอย่างง่าย

ถ้ารูปหลายเหลี่ยมนั้นไม่ตัดกันเอง (กล่าวคือ เป็นรูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย ) พื้นที่ ที่มีเครื่องหมาย จะเป็น

เอ=12ฉัน=0n1(xฉันyฉัน+1xฉัน+1yฉัน)ที่ไหน xn=x0 และ yn=y0,{\displaystyle A={\frac {1}{2}}\sum _{i=0}^{n-1}(x_{i}y_{i+1}-x_{i+1}y_{i})\quad {\text{where }}x_{n}=x_{0}{\text{ and }}y_{n}=y_{0},}

หรือโดยใช้ตัวกำหนด

16เอ2=ฉัน=0n1เจ=0n1|คิวฉัน,เจคิวฉัน,เจ+1คิวฉัน+1,เจคิวฉัน+1,เจ+1|,{\displaystyle 16A^{2}=\sum _{i=0}^{n-1}\sum _{j=0}^{n-1}{\begin{vmatrix}Q_{i,j}&Q_{i,j+1}\\Q_{i+1,j}&Q_{i+1,j+1}\end{vmatrix}},}

ที่ไหนคิวฉัน,เจ{\displaystyle Q_{i,j}}คือระยะทางยกกำลังสองระหว่าง(xฉัน,yฉัน){\displaystyle (x_{i},y_{i})}และ(xเจ,yเจ).{\displaystyle (x_{j},y_{j}).}[ 4 ] [ 5 ]

พื้นที่ที่มีเครื่องหมายขึ้นอยู่กับการเรียงลำดับของจุดยอดและการวางแนวของระนาบ โดยทั่วไป การวางแนวที่เป็นบวกจะถูกกำหนดโดยการหมุน (ทวนเข็มนาฬิกา) ที่แมปแกนxบวกไปยังแกนyบวก หากจุดยอดเรียงลำดับทวนเข็มนาฬิกา (นั่นคือ ตามการวางแนวที่เป็นบวก) พื้นที่ที่มีเครื่องหมายจะเป็นบวก มิฉะนั้นจะเป็นลบ ไม่ว่าในกรณีใด สูตรพื้นที่ก็ถูกต้องในค่าสัมบูรณ์โดยทั่วไปเรียกว่าสูตรเชือกรองเท้าหรือสูตรของนักสำรวจ[ 6 ]

พื้นที่A ของรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายสามารถคำนวณได้เช่น กัน หาก ทราบความยาวของด้านa , a , ..., a และมุมภายนอก θ 1 θ , ..., θ

เอ=12(เอ1[เอ2บาป(θ1)+เอ3บาป(θ1+θ2)++เอn1บาป(θ1+θ2++θn2)]+เอ2[เอ3บาป(θ2)+เอ4บาป(θ2+θ3)++เอn1บาป(θ2++θn2)]++เอn2[เอn1บาป(θn2)]).{\displaystyle {\begin{aligned}A={\frac {1}{2}}(a_{1}[a_{2}\sin(\theta _{1})+a_{3}\sin(\theta _{1}+\theta _{2})+\cdots +a_{n-1}\sin(\theta _{1}+\theta _{2}+\cdots +\theta _{n-2})]\\{}+a_{2}[a_{3}\sin(\theta _{2})+a_{4}\sin(\theta _{2}+\theta _{3})+\cdots +a_{n-1}\sin(\theta _{2}+\cdots +\theta _{n-2})]\\{}+\cdots +a_{n-2}[a_{n-1}\sin(\theta _{n-2})]).\end{aligned}}}

สูตรดังกล่าวได้รับการอธิบายโดย Lopshits ในปี พ.ศ. 2506 [ 7 ]

ถ้าสามารถวาดรูปหลายเหลี่ยมลงบนตารางที่มีระยะห่างเท่ากัน โดยที่จุดยอดทั้งหมดเป็นจุดบนตารางทฤษฎีบทของพิกจะให้สูตรอย่างง่ายสำหรับพื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมโดยอิงจากจำนวนจุดภายในและจุดขอบของตาราง นั่นคือ จำนวนจุดภายในบวกครึ่งหนึ่งของจำนวนจุดขอบ ลบด้วย 1

ในรูปหลายเหลี่ยมทุกรูปที่มีเส้นรอบรูปpและพื้นที่Aอสมการไอโซเพอริเมตริกพี2>4πเอ{\displaystyle p^{2}>4\pi A}ถือ[ 8 ]

ทฤษฎีบทของโบลายี-เกอร์เวียน กล่าวว่า สำหรับรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายสองรูปใดๆ ที่มีพื้นที่เท่ากัน รูปแรกสามารถถูกตัดออกเป็นชิ้นส่วนรูปหลายเหลี่ยม ซึ่งสามารถนำมาประกอบใหม่เพื่อสร้างรูปหลายเหลี่ยมที่สองได้

โดยทั่วไปแล้ว ความยาวของด้านของรูปหลายเหลี่ยมไม่ได้เป็นตัวกำหนดพื้นที่[ 9 ]อย่างไรก็ตาม หากรูปหลายเหลี่ยมเป็นรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายและเป็นรูปวงกลม ความยาวของด้านจะเป็นตัวกำหนดพื้นที่[ 10 ]ในบรรดา รูปหลายเหลี่ยม n ด้านทั้งหมดที่มีความยาวด้านที่กำหนด รูปหลายเหลี่ยมที่มีพื้นที่มากที่สุดจะเป็นรูปวงกลม ในบรรดารูปหลายเหลี่ยม n ด้าน ทั้งหมดที่มีเส้นรอบรูปที่กำหนด รูปหลายเหลี่ยมที่มีพื้นที่มากที่สุดจะเป็นรูปปกติ (และดังนั้นจึงเป็นรูปวงกลม) [ 11 ]

รูปหลายเหลี่ยมปกติ

มีสูตรเฉพาะหลายสูตรที่ ใช้กับพื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมปกติ

พื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมปกติสามารถหาได้จากรัศมีrของวงกลมที่แนบในและเส้นรอบรูปpโดย

เอ=12พี.{\displaystyle A={\tfrac {1}{2}}\cdot p\cdot r.}

รัศมีนี้เรียกอีกอย่างว่าระยะอะโพเทมและมักแสดงด้วยสัญลักษณ์ .

พื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมด้านเท่าn ด้าน สามารถแสดงได้ในรูปของรัศมีRของวงกลมล้อมรอบ (วงกลมเดียวที่ผ่านจุดยอดทั้งหมดของรูปหลายเหลี่ยมด้านเท่าn ด้าน ) ดังนี้: [ 12 ] [ 13 ]

เอ=อาร์2n2บาป2πn=อาร์2nบาปπnคอสπn{\displaystyle A=R^{2}\cdot {\frac {n}{2}}\cdot \sin {\frac {2\pi }{n}}=R^{2}\cdot n\cdot \sin {\frac {\pi }{n}}\cdot \cos {\frac {\pi }{n}}}

การตัดกันเอง

พื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมที่ตัดกันเองสามารถกำหนดได้สองวิธี ซึ่งให้คำตอบที่แตกต่างกัน:

  • โดยใช้สูตรสำหรับรูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย เราอนุญาตให้พื้นที่เฉพาะภายในรูปหลายเหลี่ยมสามารถคูณด้วยปัจจัยที่เราเรียกว่าความหนาแน่นของพื้นที่นั้นได้ ตัวอย่างเช่น รูปห้าเหลี่ยมนูนตรงกลางของรูปดาวห้าแฉกมีความหนาแน่นเท่ากับ 2 พื้นที่รูปสามเหลี่ยมสองส่วนของรูปสี่เหลี่ยมไขว้ (เช่น รูปเลข 8) มีความหนาแน่นที่มีเครื่องหมายตรงข้ามกัน และการรวมพื้นที่ของทั้งสองส่วนเข้าด้วยกันอาจทำให้พื้นที่ทั้งหมดของรูปนั้นเท่ากับศูนย์ได้[ 14 ]
  • เมื่อพิจารณาพื้นที่ที่ล้อมรอบเป็นเซตของจุด เราสามารถหาพื้นที่ของเซตจุดที่ล้อมรอบได้ ซึ่งสอดคล้องกับพื้นที่ของระนาบที่รูปหลายเหลี่ยมนั้นครอบคลุม หรือพื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายหนึ่งรูปหรือมากกว่านั้นที่มีรูปทรงเดียวกันกับรูปหลายเหลี่ยมที่ตัดกันเอง ในกรณีของรูปสี่เหลี่ยมตัดกัน จะถือว่าเป็นรูปสามเหลี่ยมอย่างง่ายสองรูป

จุดศูนย์กลาง

โดยใช้หลักการกำหนดพิกัดจุดยอดแบบเดียวกับในส่วนก่อนหน้า พิกัดของจุดศูนย์กลางมวลของรูปหลายเหลี่ยมตันแบบง่ายจะเป็นดังนี้

ซีx=16เอฉัน=0n1(xฉัน+xฉัน+1)(xฉันyฉัน+1xฉัน+1yฉัน),{\displaystyle C_{x}={\frac {1}{6A}}\sum _{i=0}^{n-1}(x_{i}+x_{i+1})(x_{i}y_{i+1}-x_{i+1}y_{i}),}
ซีy=16เอฉัน=0n1(yฉัน+yฉัน+1)(xฉันyฉัน+1xฉัน+1yฉัน).{\displaystyle C_{y}={\frac {1}{6A}}\sum _{i=0}^{n-1}(y_{i}+y_{i+1})(x_{i}y_{i+1}-x_{i+1}y_{i}).}

ในสูตรเหล่านี้ ค่าที่มีเครื่องหมายของพื้นที่เอ{\displaystyle A}ต้องนำไปใช้

สำหรับรูปสามเหลี่ยม ( n = 3 ) จุดศูนย์กลางมวลของจุดยอดและของรูปทรงเรขาคณิตสามมิติจะเป็นจุดเดียวกัน แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่เป็นเช่นนั้นสำหรับn > 3จุดศูนย์กลางมวลของเซตจุดยอดของรูปหลายเหลี่ยมที่มีnจุดยอดจะมีพิกัดดังนี้

ซีx=1nฉัน=0n1xฉัน,{\displaystyle c_{x}={\frac {1}{n}}\sum _{i=0}^{n-1}x_{i},}
ซีy=1nฉัน=0n1yฉัน.{\displaystyle c_{y}={\frac {1}{n}}\sum _{i=0}^{n-1}y_{i}.}

การสรุปโดยทั่วไป

แนวคิดเรื่องรูปหลายเหลี่ยมได้รับการขยายความในหลายรูปแบบ รูปแบบที่สำคัญบางส่วนได้แก่:

  • รูปหลายเหลี่ยมทรงกลมคือ เส้นโค้งของวงกลมใหญ่ (ด้าน) และจุดยอดบนพื้นผิวของทรงกลม มันทำให้เกิดรูปหลายเหลี่ยมสองมุม (digon) ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในระนาบแบน รูปหลายเหลี่ยมทรงกลมมีบทบาทสำคัญในด้านการทำแผนที่ และในการสร้างรูปทรงหลายเหลี่ยมเอกรูปของ ไวทอฟฟ์ (Wythoff )
  • รูปหลายเหลี่ยมเฉียงไม่วางตัวอยู่บนระนาบแบน แต่จะคดเคี้ยวไปมาในสามมิติ (หรือมากกว่านั้น) รูปหลายเหลี่ยมเพทรีของรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติเป็นตัวอย่างที่รู้จักกันดี
  • รูปหลายเหลี่ยมด้านไม่เท่า (apeirogon)คือลำดับของด้านและมุมที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งไม่ใช่รูปปิดแต่ไม่มีจุดสิ้นสุด เพราะมันขยายออกไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุดในทั้งสองทิศทาง
  • รูปหลายเหลี่ยมเฉียงคือลำดับอนันต์ของด้านและมุมที่ไม่วางตัวอยู่ในระนาบเดียวกัน
  • รูปหลายเหลี่ยมที่มีรูคือ รูปหลายเหลี่ยมระนาบที่เชื่อมต่อกันด้วยพื้นที่หรือเชื่อมต่อกันหลายจุด โดยมีขอบภายนอกหนึ่งขอบและขอบภายใน (รู) หนึ่งขอบขึ้นไป
  • รูปหลายเหลี่ยมเชิงซ้อนคือรูปทรงที่คล้ายคลึงกับรูปหลายเหลี่ยมธรรมดา ซึ่งมีอยู่ในระนาบเชิงซ้อน ที่มี มิติจริง 2 มิติ และมิติจินตนาการ 2 มิติ
  • รูปหลายเหลี่ยมเชิงนามธรรมคือเซตเชิงพีชคณิตที่มีลำดับบางส่วนซึ่งแสดงถึงองค์ประกอบต่างๆ (ด้าน จุดยอด ฯลฯ) และการเชื่อมต่อขององค์ประกอบเหล่านั้น รูปหลายเหลี่ยมทางเรขาคณิตจริงกล่าวได้ว่าเป็นผลที่เกิดขึ้นจริงจากรูปหลายเหลี่ยมเชิงนามธรรมที่เกี่ยวข้อง ขึ้นอยู่กับการแมป การสรุปทั่วไปทั้งหมดที่อธิบายไว้ในที่นี้สามารถเกิดขึ้นได้จริง
  • โพลีเฮดรอนคือทรงสามมิติที่มีขอบเขตเป็นหน้าหลายเหลี่ยมแบน คล้ายกับรูปหลายเหลี่ยมในสองมิติ รูปทรงที่สอดคล้องกันในสี่มิติหรือสูงกว่าเรียกว่าโพลีโทป [ 15 ] (ในธรรมเนียมอื่น คำว่าโพลีเฮดรอนและโพลีโทปถูกใช้ในมิติใดก็ได้ โดยมีความแตกต่างระหว่างสองคำนี้คือโพลีโทปจะต้องมีขอบเขต[ 16 ] )

การตั้งชื่อ

คำว่า รูป หลายเหลี่ยม ( polygon ) มาจากภาษาละตินตอนปลายpolygōnum (คำนาม) ซึ่งมาจากภาษากรีก πολύγωνον ( polygōnon/polugōnon ) ซึ่งเป็นการใช้คำนามเพศกลางของ πολύγωνος ( polygōnos/polugōnosซึ่งเป็นคำคุณศัพท์เพศชาย) หมายถึง "มีหลายมุม" รูปหลายเหลี่ยมแต่ละรูปจะถูกตั้งชื่อ (และบางครั้งก็จัดประเภท) ตามจำนวนด้าน โดยใช้คำนำหน้าตัวเลขที่มาจากภาษากรีก ร่วม กับคำต่อท้าย-gonเช่น รูปห้าเหลี่ยม (pentagon) รูปสิบสองเหลี่ยม ( dodecagon ) ยกเว้นรูปสามเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมและรูปเก้าเหลี่ยม

นอกเหนือจากรูปสิบเหลี่ยม (10 ด้าน) และรูปสิบสองเหลี่ยม (12 ด้าน) นักคณิตศาสตร์โดยทั่วไปจะใช้สัญลักษณ์ตัวเลข เช่น รูป 17 ด้าน และรูป 257 ด้าน[ 17 ]

มีข้อยกเว้นสำหรับจำนวนด้านที่สามารถแสดงออกมาเป็นคำพูดได้ง่าย (เช่น 20 และ 30) หรือที่ใช้โดยผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านคณิตศาสตร์ รูปหลายเหลี่ยมพิเศษบางรูปก็มีชื่อเรียกเฉพาะของตนเอง ตัวอย่างเช่นรูปห้าเหลี่ยมดาวปกติ ก็รู้จักกันในชื่อเพนทาแกรมด้วย เช่นกัน

ชื่อรูปหลายเหลี่ยมและคุณสมบัติอื่นๆ
ชื่อด้านข้างคุณสมบัติ
โมโนกอน1โดยทั่วไปแล้วไม่ถือว่าเป็นรูปหลายเหลี่ยม[ 18 ]แม้ว่าบางสาขาวิชา เช่น ทฤษฎีกราฟ บางครั้งก็ใช้คำนี้[ 19 ]
ดิกอน2โดยทั่วไปแล้วจะไม่ถือว่าเป็นรูปหลายเหลี่ยมในระนาบยูคลิด แม้ว่าจะสามารถมีอยู่ได้ในรูปของรูปหลายเหลี่ยมทรงกลมก็ตาม[ 20 ]
สามเหลี่ยม (หรือรูปสามเหลี่ยม)3รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดที่สามารถมีอยู่ในระนาบยุคลิดได้ สามารถปูพื้นผิวระนาบได้
รูปสี่เหลี่ยม (หรือรูปสี่เหลี่ยมด้านเท่า)4รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดที่สามารถตัดกันเองได้; รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดที่สามารถเป็นเว้าได้; รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดที่สามารถไม่เป็นวงกลมได้ สามารถปูพื้นผิวระนาบได้
รูปห้าเหลี่ยม5[ 21 ]รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดที่สามารถมีอยู่ได้ในรูปดาวปกติ รูปดาวห้าแฉกเรียกว่าเพนทาแกรมหรือเพนทาเคิล
หกเหลี่ยม6[ 21 ]สามารถปูกระเบื้องระนาบได้
รูปเจ็ดเหลี่ยม (หรือรูปเจ็ดเหลี่ยม)7[ 21 ]รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดซึ่งไม่สามารถสร้างรูปทรงปกติได้ด้วยวงเวียนและไม้บรรทัดสามารถสร้างได้โดยใช้การสร้างแบบเนอุซิ
แปดเหลี่ยม8[ 21 ]
รูปเก้าเหลี่ยม (หรือรูปเก้าเหลี่ยม)9[ 21 ] "Nonagon" ผสมผสานภาษาละติน [novem= 9] กับภาษากรีก; "enneagon" เป็นภาษากรีกล้วนๆ
สิบเหลี่ยม10[ 21 ]
เฮนเดคากอน (หรืออันเดคากอน)11[ 21 ]รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดซึ่งไม่สามารถสร้างรูปทรงปกติได้ด้วยวงเวียน ไม้บรรทัด และตัวแบ่งมุมสามส่วนอย่างไรก็ตาม สามารถสร้างได้ด้วยเนอุซิส [ 22 ]
สิบสองเหลี่ยม (หรือสองสิบเหลี่ยม)12[ 21 ]
ไตรเดคากอน (หรือ ทริสไกเดคากอน)13[ 21 ]
รูปสิบสี่เหลี่ยม (หรือรูปสิบสี่เหลี่ยมด้านเท่า)14[ 21 ]
เพนตาเดคากอน (หรือ เพนทาไกเดคากอน)15[ 21 ]
เฮกซาเดคากอน (หรือ เฮกซาไคเดคากอน)16[ 21 ]
เฮปตาเดคากอน (หรือ เฮปตาไคเดคากอน)17รูปหลายเหลี่ยมที่สร้างได้[ 17 ]
แปดเหลี่ยม (หรือแปดสิบแปดเหลี่ยม)18[ 21 ]
เอนนาเดคากอน (หรือ เอนนาไคเดคากอน)19[ 21 ]
ไอโคซากอน20[ 21 ]
ไอโคซิทริกอน (หรือ ไอโคไซไคทริกอน)23รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดซึ่งไม่สามารถสร้างรูปแบบปกติด้วยเนอุซิสได้[ 23 ] [ 22 ]
icositetragon (หรือ icosikaitetragon)24[ 21 ]
ไอโคซิเพนทากอน (หรือ ไอโคซิไคเพนทากอน)25รูปหลายเหลี่ยมที่ง่ายที่สุดซึ่งไม่ทราบว่าสามารถสร้างรูปแบบปกติด้วยเนอุซิสได้หรือไม่[ 23 ] [ 22 ]
ไตรคอนทากอน30[ 21 ]
รูปสี่เหลี่ยมจตุรัส (หรือรูปสี่เหลี่ยมจตุรัสหลายอัน)40[ 21 ] [ 24 ]
เพนทาคอนทากอน (หรือ เพนเทคอนทากอน)50[ 21 ] [ 24 ]
เฮกซาคอนทากอน (หรือ เฮกเซคอนทากอน)60[ 21 ] [ 24 ]
heptacontagon (หรือ hebdomecontagon)70[ 21 ] [ 24 ]
รูปแปดเหลี่ยม (หรือ อ็อกโทคอนทากอน)80[ 21 ] [ 24 ]
เอนเนียคอนทากอน (หรือ เอเนเนคอนทากอน)90[ 21 ] [ 24 ]
เฮกโตกอน (หรือ เฮคาตอนทากอน)[ 25 ]100[ 21 ]
257 เหลี่ยม257รูปหลายเหลี่ยมที่สร้างได้[ 17 ]
ชิลิอากอน1000นักปรัชญาหลายคน รวมถึงRené Descartes [ 26 ] Immanuel Kant [ 27 ] David Hume [ 28 ] ได้ใช้รูปหลายเหลี่ยมเป็นตัวอย่างในการอภิปราย
ไมริอากอน10,000
65537-กอน65,537รูปหลายเหลี่ยมที่สร้างได้[ 17 ]
เมกะกอน[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]1,000,000เช่นเดียวกับตัวอย่างรูปหลายเหลี่ยมพันด้านของเรเน่ เดส์การ์ต รูปหลายเหลี่ยมล้านด้านถูกใช้เป็นตัวอย่างประกอบแนวคิดที่ชัดเจนซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]รูปหลายเหลี่ยมหลายเหลี่ยมขนาดใหญ่ยังถูกใช้เป็นตัวอย่างประกอบการบรรจบกันของ รูป หลายเหลี่ยมปกติกับวงกลมอีก ด้วย [ 39 ]
อะพีโรกอนรูปหลายเหลี่ยมเสื่อมสภาพที่มีด้านจำนวนอนันต์

ในการสร้างชื่อของรูปหลายเหลี่ยมที่มีขอบมากกว่า 20 และน้อยกว่า 100 ให้รวมคำนำหน้าดังต่อไปนี้[ 21 ]คำว่า "kai" ใช้กับรูปหลายเหลี่ยม 13 ด้านขึ้นไป และถูกใช้โดยเคปเลอร์และได้รับการสนับสนุนโดยจอห์น เอช. คอนเวย์เพื่อความชัดเจนของตัวเลขคำนำหน้าที่ต่อกันในการตั้งชื่อรูปหลายเหลี่ยมกึ่งปกติ [ 25 ]แม้ว่าแหล่งข้อมูลทั้งหมดจะไม่ใช้ก็ตาม

สิบและหนึ่งคำต่อท้ายสุดท้าย
-ไค-1-เฮน่า--กอน
20ไอโคซี- (ไอโคซา- เมื่ออยู่คนเดียว)2-di-
30ไตรอาคอนตา- (หรือ ไตรคอนตา-)3-ไตร-
40tetraconta- (หรือ tessaraconta-)4-เตตระ-
50เพนตาคอนตา- (หรือ เพนเทคอนตา-)5-เพนต้า-
60เฮกซาคอนตา- (หรือ เฮกเซคอนตา-)6-เฮกซา-
70heptaconta- (หรือ hebdomeconta-)7-เฮปตา-
80octaconta- (หรือ ogdoëconta-)8-อ็อกตา-
90เอนเนียคอนตา- (หรือ เอเนเนคอนตา-)9-เอนเนีย-

ประวัติศาสตร์

ภาพประวัติศาสตร์ของรูปหลายเหลี่ยม (ค.ศ. 1699)

รูปหลายเหลี่ยมเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ ชาวกรีกโบราณรู้จักรูปหลายเหลี่ยมปกติ โดย รูปดาวห้าแฉก ซึ่งเป็นรูป หลายเหลี่ยมปกติที่ไม่นูน ( รูปหลายเหลี่ยมดาว ) ปรากฏตั้งแต่ศตวรรษที่ 7 ก่อนคริสต์ศักราชบนภาชนะดินเผาของอริสโตฟาเนสซึ่งพบที่เมืองกาเอเรและปัจจุบันอยู่ในพิพิธภัณฑ์คาปิโตลี[ 40 ] [ 41 ]

การศึกษาเชิงระบบครั้งแรกที่เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับรูปหลายเหลี่ยมที่ไม่นูนโดยทั่วไปนั้น กระทำโดยโทมัส แบรดวาร์ดีนในศตวรรษที่ 14 [ 42 ]

ในปี พ.ศ. 2495 Geoffrey Colin Shephardได้ขยายแนวคิดของรูปหลายเหลี่ยมไปยังระนาบเชิงซ้อน โดยที่ มิติ จริง แต่ละ มิติจะมี มิติ จินตนาการ ควบคู่ไปด้วย เพื่อสร้างรูปหลายเหลี่ยมเชิงซ้อน[ 43 ]

ในธรรมชาติ

ไจแอนท์ส คอสเวย์ในไอร์แลนด์เหนือ

รูปทรงหลายเหลี่ยมปรากฏในหิน โดยส่วนใหญ่มักเป็นด้านแบนของผลึกซึ่งมุมระหว่างด้านต่างๆ จะขึ้นอยู่กับชนิดของแร่ที่ประกอบเป็นผลึกนั้น

รูปทรงหกเหลี่ยมปกติสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อลาวา เย็นตัวลง ทำให้เกิดบริเวณที่มีเสาหินบะซอลต์ เรียงตัวกันอย่างหนาแน่น ซึ่งอาจพบเห็นได้ที่Giant's Causewayในไอร์แลนด์เหนือหรือที่Devil's Postpileในแคลิฟอร์เนีย

ในทางชีววิทยาพื้นผิวของรังผึ้งที่ผึ้งสร้างขึ้นนั้นมีลักษณะเป็นรูปทรงหกเหลี่ยม เรียงกัน และด้านข้างและฐานของแต่ละช่องก็เป็นรูปหลายเหลี่ยมเช่นกัน

กราฟิกคอมพิวเตอร์

ในกราฟิกคอมพิวเตอร์รูปหลายเหลี่ยมเป็นรูปทรงพื้นฐานที่ใช้ในการสร้างแบบจำลองและการเรนเดอร์ โดยจะกำหนดไว้ในฐานข้อมูล ซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์ของจุดยอด (พิกัดของจุดยอดทางเรขาคณิตรวมถึงคุณลักษณะอื่นๆ ของรูปหลายเหลี่ยม เช่น สี การแรเงา และพื้นผิว) ข้อมูลการเชื่อมต่อและวัสดุ[ 44 ] [ 45 ]

พื้นผิวใดๆ จะถูกจำลองเป็นแบบเทสเซลเลชันที่เรียกว่าตาข่ายรูปหลายเหลี่ยมถ้าตาข่ายรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมี จุด (จุดยอด) n + 1จุดต่อด้าน จะมีสี่เหลี่ยมจัตุรัสn ช่องในตาข่าย หรือสามเหลี่ยม 2nช่อง เนื่องจากมีสามเหลี่ยมสองรูปในสี่เหลี่ยมจัตุรัส จะมี จุดยอด ( n + 1) ² / 2( )จุดต่อสามเหลี่ยม เมื่อnมีค่ามาก จำนวนจุดยอดจะเข้าใกล้ครึ่งหนึ่ง หรือแต่ละจุดยอดภายในตาข่ายรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสจะเชื่อมต่อกับขอบ (เส้น) สี่เส้น

ระบบประมวลผลภาพจะเรียกโครงสร้างของรูปหลายเหลี่ยมที่จำเป็นสำหรับการสร้างฉากจากฐานข้อมูล จากนั้นจะถ่ายโอนไปยังหน่วยความจำหลักและสุดท้ายไปยังระบบแสดงผล (จอภาพ โทรทัศน์ ฯลฯ) เพื่อให้สามารถแสดงฉากได้ ในระหว่างกระบวนการนี้ ระบบประมวลผลภาพจะเรนเดอร์รูปหลายเหลี่ยมในมุมมองที่ถูกต้อง พร้อมสำหรับการส่งข้อมูลที่ประมวลผลแล้วไปยังระบบแสดงผล แม้ว่ารูปหลายเหลี่ยมจะเป็นสองมิติ แต่ผ่านทางคอมพิวเตอร์ของระบบ รูปหลายเหลี่ยมเหล่านั้นจะถูกจัดวางในฉากภาพในทิศทางสามมิติที่ถูกต้อง

ในสาขากราฟิกคอมพิวเตอร์และเรขาคณิตเชิงคำนวณมักมีความจำเป็นต้องตรวจสอบว่าจุดที่กำหนดนั้นเป็นอย่างไรพี=(x0,y0){\displaystyle P=(x_{0},y_{0})}อยู่ภายในรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายที่กำหนดโดยลำดับของส่วนของเส้นตรง นี่เรียกว่าการทดสอบจุดภายในรูปหลายเหลี่ยม[ 46 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "รูปหลายเหลี่ยม" . แมธเวิลด์ .
  • รูปทรงหลายเหลี่ยมคืออะไร?พร้อมด้วยคำนำหน้าตัวเลขภาษากรีก
  • รูปหลายเหลี่ยม ประเภทของรูปหลายเหลี่ยม และคุณสมบัติของรูปหลายเหลี่ยมพร้อมแอนิเมชันแอนิเมชั่น
  • วิธีวาดรูปหลายเหลี่ยมเชิงมุมขาวดำบนหน้าจอโดย เฮอร์เบิร์ต กลาร์เนอร์
  • comp.graphics.algorithms คำถามที่พบบ่อย , วิธีแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการคำนวณรูปหลายเหลี่ยม 2 มิติและ 3 มิติ
  • การเปรียบเทียบอัลกอริธึมต่างๆ สำหรับการดำเนินการทางตรรกะแบบบูลีนของรูปหลายเหลี่ยมเปรียบเทียบความสามารถ ความเร็ว และความเสถียรเชิงตัวเลข
  • ผลรวมมุมภายในของรูปหลายเหลี่ยม: สูตรทั่วไป บทความนี้เสนอการสำรวจแบบโต้ตอบด้วยภาษา Java ที่ขยายสูตรผลรวมมุมภายในสำหรับรูปหลายเหลี่ยมปิดแบบง่ายไปสู่รูปหลายเหลี่ยมตัดกัน (เชิงซ้อน)
ตระกูลหนึ่งบีI(p) / DE / E / E / F / GH
Regular polygonTriangleSquarep-gonHexagonPentagon
Uniform polyhedronTetrahedronOctahedronCubeDemicubeDodecahedronIcosahedron
Uniform polychoronPentachoron16-cellTesseractDemitesseract24-cell120-cell600-cell
Uniform 5-polytope5-simplex5-orthoplex5-cube5-demicube
Uniform 6-polytope6-simplex6-orthoplex6-cube6-demicube12
Uniform 7-polytope7-simplex7-orthoplex7-cube7-demicube123
Uniform 8-polytope8-simplex8-orthoplex8-cube8-demicube124
Uniform 9-polytope9-simplex9-orthoplex9-cube9-demicube
Uniform 10-polytope10-simplex10-orthoplex10-cube10-demicube
Uniform n-polytopen-simplexn-orthoplexn-cuben-demicube12kn-pentagonal polytope
Topics: Polytope familiesRegular polytopeList of regular polytopes and compoundsPolytope operations
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polygon&oldid=1360358636#Naming"

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ รูปหลายเหลี่ยม

ในทางเรขาคณิตรูปหลายเหลี่ยม ( / ˈ p ɒ l ɪ ɡ ɒ n / ) คือรูปทรงบนระนาบ ที่ประกอบขึ้นจากส่วนของเส้นตรงที่เชื่อมต่อกันเป็น โซ่รูป หลายเหลี่ยมปิด

นิรุกติศาสตร์

คำว่า polygon มาจาก คำคุณศัพท์ภาษา กรีก πολύς ( polús ) 'มาก' / 'หลาย' และ γωνία ( gōnía ) 'มุม' หรือ 'เหลี่ยม' ดังนั้นจึงหมายถึง 'มีหลายมุม' มีการเสนอแนะว่า γόνυ ( gónu ) 'เข่า' อาจเป็นที่มาของคำว่า gon [ 1 ]

ความนูนและจุดตัด

รูปหลายเหลี่ยมอาจมีลักษณะเฉพาะตามความนูนหรือประเภทของความไม่นูน:

ความเท่าเทียมและความสมมาตร

คุณสมบัติของความสม่ำเสมออาจนิยามได้ด้วยวิธีอื่น: รูปหลายเหลี่ยมจะเรียกว่าสม่ำเสมอได้ก็ต่อเมื่อเป็นรูปหลายเหลี่ยมที่มีมุมเท่ากันและมุมเท่ากัน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือเป็นรูปหลายเหลี่ยมวงกลมและรูปหลายเหลี่ยมด้านเท่า รูปหลายเหลี่ยมสม่ำเสมอที่ไม่นูนเรียกว่ารูป...