อ่าน 9 นาที
ทรงสิบสองเหลี่ยม
ในทางเรขาคณิตทรงสิบสองหน้าหรือทรงสิบสองหน้าคือทรงหลายเหลี่ยม ใดๆ ที่มี หน้า เรียบสิบสอง หน้า ทรงสิบสอง หน้าที่คุ้นเคยมากที่สุดคือทรงสิบสองหน้าปกติที่มีรูปห้าเหลี่ยมปกติเป็นหน้า
ทรงสิบสองเหลี่ยม
| ฉันh , คำสั่งซื้อที่ 120 | |||
|---|---|---|---|
| ปกติ | ดาวดวงเล็ก | ยอดเยี่ยม | ดาวขนาดใหญ่ |
| T h , คำสั่งซื้อที่ 24 | ที, ลำดับที่ 12 | โอ้ ลำดับ ที่ 48 | จอห์นสัน (J 84 ) |
| ไพริโทเฮดรอน | เตตาทรอยด์ | สี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน | สามเหลี่ยม |
| D 4h , คำสั่งซื้อที่ 16 | D 3 ชม.ลำดับที่ 12 | ||
| สี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนหกเหลี่ยม | สี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน | สี่เหลี่ยมคางหมู-สี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน | รูปสามเหลี่ยมขนมเปียกปูน |
ในทางเรขาคณิตทรงสิบสองหน้า[ a ]หรือทรงสิบสองหน้า[ 2 ]คือทรงหลายเหลี่ยม ใดๆ ที่มี หน้า เรียบสิบสอง หน้า ทรงสิบสอง หน้าที่คุ้นเคยมากที่สุดคือทรงสิบสองหน้าปกติที่มีรูปห้าเหลี่ยมปกติเป็นหน้า ซึ่งเป็นทรงตันเพลโตนอกจากนี้ยังมีทรงสิบสองหน้าดาวปกติ อีกสามแบบ ซึ่งสร้างขึ้นจากการสร้างดาวของรูปทรงนูน ทรงสิบสองหน้าดาวเหล่านี้ทั้งหมดมีสมมาตรทรงยี่สิบหน้า อันดับ 120
ทรงสิบสองเหลี่ยมบางทรงมีโครงสร้างเชิงการจัดเรียงเหมือนกับทรงสิบสองเหลี่ยมปกติ (ในแง่ของกราฟที่เกิดจากจุดยอดและขอบ) แต่หน้าห้าเหลี่ยมของมันไม่ปกติ: ทรงไพริโทเฮดรอน ซึ่ง เป็นรูปแบบผลึกทั่วไปในแร่ไพไรต์มีสมมาตรแบบไพริโทเฮดรอนในขณะที่ทรงเตตระทอยด์มีสมมาตรแบบเตตระเฮดรอน
ทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนสามารถมองได้ว่าเป็นกรณีจำกัดของทรงพีระมิด และมีสมมาตรแบบทรงแปดเหลี่ยมทรงสิบสองเหลี่ยมแบบยาวและทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมคางหมูและรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน รวมถึงทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนนั้น สามารถเติมเต็มพื้นที่ ได้ นอกจาก นี้ยังมีทรงสิบสองเหลี่ยมอื่นๆ อีก มากมาย
แม้ว่าทรงสิบสองเหลี่ยมปกติจะมีคุณสมบัติหลายอย่างร่วมกับทรงหลายเหลี่ยมเพลโตอื่นๆ แต่คุณสมบัติเฉพาะอย่างหนึ่งคือสามารถเริ่มต้นที่มุมหนึ่งของพื้นผิวและลากเส้นตรงจำนวนอนันต์ผ่านรูปทรงนั้นโดยกลับไปยังจุดเริ่มต้นโดยไม่ต้องข้ามมุมอื่นใด[ 3 ]
ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติ
ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติเป็นทรงหลายเหลี่ยมนูนที่มีหน้าเป็นรูปห้าเหลี่ยมปกติ โดยมีสามหน้ามาบรรจบกันที่แต่ละจุดยอด มี 12 หน้า 30 ขอบ และ 20 จุดยอด[ 4 ]เป็นหนึ่งในห้าทรงตันเพลโต ปกติ ซึ่งตั้งชื่อตามเพลโตผู้บรรยายทรงตันเหล่านี้และถือว่าทรงตันอีกสี่ทรงเป็นสัญลักษณ์ของธาตุคลาสสิกเขากำหนดให้ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติเป็นตัวแทนของจักรวาล[ 5 ] ทรงสิบสองเหลี่ยม ปกติเป็นทรงคู่ของมัน[ 6 ]
ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติมีดาว สามดวง ซึ่งทั้งหมดเป็นทรงสิบสองเหลี่ยมดาวปกติ พวกมันประกอบเป็นทรงหลายเหลี่ยมเคปเลอร์-ปวงโซต์ สามในสี่รูป ได้แก่ทรงสิบสอง เหลี่ยมดาวเล็ก ทรง สิบสองเหลี่ยมใหญ่และทรงสิบสองเหลี่ยมดาวใหญ่[ 7 ]ทรงสิบสองเหลี่ยมดาวเล็กและทรงสิบสองเหลี่ยมใหญ่เป็นคู่กัน ทรงสิบสองเหลี่ยมดาวใหญ่เป็นคู่กับทรงยี่สิบ เหลี่ยมใหญ่ ทรงสิบสองเหลี่ยม ดาวปกติเหล่านี้ทั้งหมดมีหน้าเป็นรูปห้าเหลี่ยมหรือรูปห้าเหลี่ยม ปกติ ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติแบบนูนและทรงสิบสองเหลี่ยมดาวใหญ่เป็นรูปแบบที่แตกต่างกันของทรงหลายเหลี่ยมปกติแบบนามธรรม เดียวกัน ทรงสิบสองเหลี่ยม ดาวเล็กและทรงสิบสองเหลี่ยมใหญ่เป็นรูปแบบที่แตกต่างกันของทรงหลายเหลี่ยมปกติแบบนามธรรมอีกรูปหนึ่ง
แม้ว่ารูปทรงดาวทั้งสามแบบจะตรงตามข้อกำหนดด้านความสม่ำเสมอและมีสิบสองหน้า ดังนั้นรูปทรงใดๆ ก็ตามจึงอาจเรียกได้ว่าเป็น "ทรงสิบสองหน้าปกติ" แต่คำเฉพาะนี้สงวนไว้สำหรับรูปทรงแรกที่เป็นรูปทรงนูนเท่านั้น รูปทรงที่ห้าที่อาจจัดอยู่ในประเภททรงสิบสองหน้าปกติได้ นั่นคือ ทรง สิบสองเหลี่ยมโฮโซเฮดรอนก็ไม่ได้ถูกเรียกเช่นนั้นเช่นกัน ส่วนหนึ่งเป็นเพราะมันมีอยู่เฉพาะในรูปของทรงหลายเหลี่ยมทรงกลมและเป็นรูปทรงที่เสื่อมสภาพในปริภูมิยูคลิด
ทรงสิบสองเหลี่ยมห้าเหลี่ยมอื่นๆ
ในทางผลึกศาสตร์รูปทรงสิบสองเหลี่ยมที่สำคัญสองแบบสามารถเกิดขึ้นได้ในรูปผลึกในบางชั้นสมมาตรของระบบผลึกทรงลูกบาศก์ซึ่งมีความสมมูลทางโทโพโลยีกับรูปทรงสิบสองเหลี่ยมปกติ แต่มีความสมมาตรน้อยกว่า ได้แก่ รูปทรงไพริโทเฮดรอนที่มีสมมาตรแบบไพริโทเฮดรอนและ รูปทรงเททา ร์ทอยด์ที่มีสมมาตรแบบเททราเฮดรอน
ไพริโทเฮดรอน

ไพริโทเฮดรอน (หรือโดเดคาเฮดรอนห้าเหลี่ยม) คือโดเดคาเฮดรอนที่มีสมมาตรไพริโทเฮดรอน T hเช่นเดียวกับโดเดคาเฮดรอนปกติมันมี หน้า ห้าเหลี่ยมที่ เหมือนกัน สิบสองหน้า โดยมีสามหน้ามาบรรจบกันที่จุดยอด 20 จุด อย่างไรก็ตาม รูปห้าเหลี่ยมไม่ได้ถูกจำกัดให้เป็นรูปห้าเหลี่ยมปกติ และการจัดเรียงอะตอมพื้นฐานไม่มีแกนสมมาตรห้าเท่าที่แท้จริง ขอบ 30 ขอบของมันถูกแบ่งออกเป็นสองชุด โดยมี 24 และ 6 ขอบที่มีความยาวเท่ากัน แกนสมมาตรการหมุน เพียงอย่างเดียว คือแกนสองเท่าที่ตั้งฉากกันสามแกนและแกนสามเท่าสี่แกน[ 8 ]
แม้ว่าทรงสิบสองเหลี่ยมปกติจะไม่มีอยู่ในผลึก แต่รูปทรงไพริโทเฮดรอนก็พบได้ในผลึกของแร่ไพไรต์[ 8 ]และอาจเป็นแรงบันดาลใจในการค้นพบรูปทรงทรงตันเพลโต ปกติ [ 9 ]ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติที่แท้จริงสามารถเกิดขึ้นได้เป็นรูปทรงของผลึกกึ่งควอนตัม (เช่นผลึกกึ่งควอนตัมโฮลเมียม-แมกนีเซียม-สังกะสี ) ที่มีสมมาตรทรงยี่สิบเหลี่ยมซึ่งรวมถึงแกนหมุนห้าเท่าที่แท้จริง[ 10 ]

ไพไรต์ผลึก
ชื่อคริสตัลไพไรต์ มาจาก ลักษณะผลึกทั่วไป 2 แบบของไพไรต์ (อีกแบบคือทรงลูกบาศก์ ) ในไพไรต์แบบไพริโทเฮดรัล หน้าผลึกจะมีดัชนีมิลเลอร์เท่ากับ (210) ซึ่งหมายความว่ามุมไดเฮดรัลคือ 2·arctan(2) ≈ 126.87° และหน้าผลึกรูปห้าเหลี่ยมแต่ละหน้าจะมีมุมหนึ่งประมาณ 121.6° อยู่ระหว่างสองมุมประมาณ 106.6° และตรงข้ามกับสองมุมประมาณ 102.6° สูตรต่อไปนี้แสดงการวัดสำหรับหน้าผลึกที่สมบูรณ์แบบ (ซึ่งพบได้ยากในธรรมชาติ)
แร่ไพไรต์ธรรมชาติ (โดยมีมุมหน้าตัดอยู่ทางด้านขวา) |
พิกัดคาร์ทีเซียน
จุดยอดทั้งแปดของลูกบาศก์มีพิกัดเป็น (±1, ±1, ±1)
พิกัดของจุดยอดเพิ่มเติมทั้ง 12 จุดมีดังนี้
- ( 0, ±(1 + h ), ±(1 − h 2 ) ) ,
- ( ±(1 + h ), ±(1 − h 2 ), 0 )และ
- ( ±(1 − h 2 ), 0, ±(1 + h ) ) .
hคือความสูงของ "หลังคา" รูปทรง ลิ่มที่อยู่เหนือหน้าของลูกบาศก์ที่มีความยาวด้านเท่ากับ 2
กรณีสำคัญคือh = 1/2(หนึ่งในสี่ของความยาวด้านของลูกบาศก์) สำหรับไพไรต์ธรรมชาติที่สมบูรณ์แบบ (รวมถึงไพริโทเฮดรอนในโครงสร้าง Weaire–Phelan ด้วย )
อีกตัวอย่างหนึ่งคือh = 1/φ= 0.618... สำหรับทรงสิบสองเหลี่ยมปกติดูส่วน"อิสรภาพทางเรขาคณิต"สำหรับกรณีอื่นๆ
ไพริโทเฮดราสองอันที่มีพิกัดไม่เป็นศูนย์สลับกัน จะอยู่ในตำแหน่งคู่ตรงข้ามกัน เหมือนกับโดเดคาเฮดราในสารประกอบของโดเดคาเฮดราสองอัน
ภาพฉายออร์โธกราฟิกของทรงพีระมิดพีริโทเฮดรอนที่มีh = 1/2 | ความสูง 1/2 และ 1/ φ |
รูปทรงของทรงสิบสองเหลี่ยมสามารถอธิบายได้ว่าเป็นจุดตัดของครึ่งพื้นที่สิบสองส่วน
ที่ไหน
และ
| แอนิเมชัน | |
|---|---|
| โครงสร้างคล้ายรังผึ้งที่ประกอบด้วยไพริโทเฮดราแบบนูนและเว้าสลับกัน โดยมีความสูงระหว่าง ± 1/φ | ความสูงระหว่าง 0 (ลูกบาศก์) และ 1 (ทรงสิบสองเหลี่ยมขนมเปียกปูน) |
อิสรภาพทางเรขาคณิต
ทรงพีระมิดพีริโทเฮดรอนมีระดับความเป็นอิสระทางเรขาคณิต โดยมีกรณีจำกัดคือทรงนูนลูกบาศก์ที่ขอบเขตหนึ่งของขอบที่เรียงตัวเป็นเส้นตรง และทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนเป็นขอบเขตอีกด้านหนึ่งเมื่อขอบ 6 ด้านลดความยาวลงเหลือศูนย์ ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติแสดงถึงกรณีพิเศษระดับกลางที่ขอบและมุมทั้งหมดเท่ากัน
เป็นไปได้ที่จะก้าวข้ามข้อจำกัดเหล่านี้ไป โดยสร้างรูปทรงพีระมิดหกเหลี่ยมแบบเว้าหรือแบบไม่นูน รูปทรงเอนโดโดคาเฮดรอนเป็นรูปทรงเว้าและด้านเท่า สามารถปูพื้นผิวพื้นที่ด้วยรูปทรงโดเดคาเฮดรอนปกติแบบนูนได้ จากนั้นในทิศทางเดียวกัน เราจะผ่านกรณีที่เสื่อมสภาพซึ่งจุดยอดทั้งสิบสองจุดมาบรรจบกันที่จุดศูนย์กลาง และไปยังรูปทรงโดเดคาเฮดรอนดาวขนาดใหญ่ ปกติ ซึ่งขอบและมุมทั้งหมดเท่ากันอีกครั้ง และหน้าต่างๆ ถูกบิดเบี้ยวเป็นรูปห้าเหลี่ยม ปกติ ในอีกด้านหนึ่ง เมื่อผ่านรูปทรงโดเดคาเฮดรอนรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน เราจะได้รูปทรงโดเดคาเฮดรอนด้านเท่าที่ไม่นูน ซึ่งมีหน้ารูปห้าเหลี่ยมด้านเท่าที่ตัดกันเองคล้ายรูปปลา
| กรณีพิเศษของไพริโทเฮดรอน | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ค่าสัมบูรณ์ที่เท่ากันและเครื่องหมายตรงข้ามกันจะรวมกันเป็นโครงสร้างคล้ายรังผึ้ง (ลองเปรียบเทียบกับภาพเคลื่อนไหวนี้ ) อัตราส่วนที่แสดงคืออัตราส่วนของความยาวขอบ กล่าวคือ ขอบในชุด 24 (ที่สัมผัสกับจุดยอดของลูกบาศก์) ต่อขอบในชุด 6 (ที่สอดคล้องกับหน้าของลูกบาศก์) | |||||||
| อัตราส่วน | 1 : 1 | 0 : 1 | 1 : 1 | 2 : 1 | 1 : 1 | 0 : 1 | 1 : 1 |
| ชม. | − √ 5 + 1/2 | −1 | − √ 5 + 1/2 | 0 | √ 5 − 1/2 | 1 | √ 5 + 1/2 |
| −1.618... | −0.618... | 0.618... | 1.618... | ||||
| ภาพ | |||||||
เตตาทรอยด์

รูปทรงเททาร์ทอยด์ (หรือเรียกอีกอย่างว่ารูปทรงสิบสองเหลี่ยมห้าเหลี่ยมสี่เหลี่ยมจัตุรัส , รูปทรงห้าเหลี่ยมสามด้าน และ รูปทรงสิบสอง เหลี่ยมห้าเหลี่ยมสี่เหลี่ยมจัตุรัส ) คือรูปทรงสิบสองเหลี่ยมที่มีสมมาตรแบบไครัลเตตระเฮ ดรัล (T) เช่นเดียวกับรูปทรงสิบสองเหลี่ยมปกติมันมี หน้า ห้าเหลี่ยมที่ เหมือนกันสิบสอง หน้า โดยมีสามหน้ามาบรรจบกันที่จุดยอดแต่ละจุดจากทั้งหมด 20 จุด อย่างไรก็ตาม รูปห้าเหลี่ยมเหล่านั้นไม่ใช่รูปห้าเหลี่ยมปกติ และรูปทรงนี้ไม่มีแกนสมมาตรห้าเท่า

แม้ว่ารูปทรงสิบสองเหลี่ยมปกติจะไม่มีอยู่ในผลึก แต่รูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่ามีอยู่ ชื่อสี่เหลี่ยมด้านเท่ามาจากรากศัพท์ภาษากรีกที่แปลว่าหนึ่งในสี่ เนื่องจากมีสมมาตรแปดเหลี่ยมเต็มหนึ่งในสี่ และสมมาตรไพริโทเฮดรัลครึ่งหนึ่ง[ 11 ]แร่โคบอลไทต์สามารถมีรูปแบบสมมาตรนี้ได้[ 12 ]
สามารถสร้าง รูปทรงนามธรรมที่มี โครงสร้าง และสมมาตรเหมือนกับลูกบาศก์และทรงสี่หน้าได้ ในลูกบาศก์แต่ละหน้าจะถูกแบ่งครึ่งด้วยขอบเอียง ในทรงสี่หน้าแต่ละขอบจะถูกแบ่งออกเป็นสามส่วน และจุดยอดใหม่แต่ละจุดจะเชื่อมต่อกับจุดศูนย์กลางของหน้า (ในสัญลักษณ์ทรงหลายเหลี่ยมของคอนเวย์ รูปทรงนี้เรียกว่าทรงสี่หน้าไจโร)
การฉายภาพแบบออร์โธกราฟิกจากแกนสมมาตร 2 เท่าและ 3 เท่า | รูปทรงลูกบาศก์และทรงสี่หน้า |
| ความสัมพันธ์กับทรงสิบสองเหลี่ยมไดอาคิส | ||
|---|---|---|
สามารถสร้างทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าได้โดยการขยายหน้า 12 หน้าจากทั้งหมด 24 หน้าของทรงสิบสองเหลี่ยมไดอาคิส (ทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าที่แสดงในภาพนี้มีพื้นฐานมาจากทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าที่สร้างขึ้นโดยการขยายหน้า 24 หน้าจากทั้งหมด 48 หน้าของทรงสิบสองเหลี่ยมดิสไดอาคิส )
แบบจำลองผลึกทางด้านขวาแสดงให้เห็นเททาร์ทอยด์ที่สร้างขึ้นโดยการขยายหน้าสีน้ำเงินของแกนโดเดคาเฮดรัลไดอาคิส ดังนั้น ขอบระหว่างหน้าสีน้ำเงินจึงถูกปกคลุมด้วยขอบโครงกระดูกสีแดง |
พิกัดคาร์ทีเซียน
จุดต่อไปนี้เป็นจุดยอดของรูปห้าเหลี่ยมเททาร์ทอยด์ภายใต้สมมาตรทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า :
- ( a , b , c ); ( −a , −b , c ); ( −n/ง1 , − n/ง1, n/ง1) ; (− c , − a , b ); (− n/d 2, n/d 2, n/d 2) ,
ภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้: [ 13 ]
- 0 ≤ a ≤ b ≤ c ,
- n = a 2 c − bc 2 ,
- d 1 = a 2 − ab + b 2 + ac − 2 bc ,
- d 2 = a 2 + ab + b 2 − ac − 2 bc ,
- nd 1 d 2 ≠ 0 .
อิสรภาพทางเรขาคณิต
ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติเป็นทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าที่มีสมมาตรมากกว่าที่กำหนดไว้ ทรง สี่เหลี่ยมด้านเท่า ไตรอาคิสเป็นกรณีเสื่อมสภาพที่มีขอบยาวเป็นศูนย์ 12 ขอบ (ในแง่ของสีที่ใช้ข้างต้น หมายความว่า จุดยอดสีขาวและขอบสีเขียวถูกดูดกลืนโดยจุดยอดสีเขียว)
| รูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าแบบต่างๆ ตั้งแต่ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติไปจนถึงทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าไตรอาคิส | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
ทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน

ทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนเป็นทรงตันคาตาลันที่มีหน้ารูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนสิบสองหน้าและสมมาตรแบบทรงแปดเหลี่ยม มันเป็นคู่ของทรงลูกบาศก์ แปดเหลี่ยม ซึ่ง เป็น ทรงตันอาร์คิมีเดียน [ 14 ]และเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปผลึก ทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนเรียงตัวกันเพื่อเติมเต็มพื้นที่ด้วยหน้าสมมาตรแบบศูนย์กลาง เรียกว่าโซโนเฮดรอน[ 15 ]
ทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนสามารถมองได้ว่าเป็นทรงสามหน้าแบบเสื่อมสภาพโดยที่ขอบพิเศษทั้ง 6 ด้านถูกลดความยาวลงเหลือศูนย์ ทำให้รูปห้าเหลี่ยมกลายเป็นหน้าสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
ทรงสิบสองเหลี่ยมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนมีโครงสร้างรูปดาว หลายแบบ โดยแบบแรกเป็นโครงสร้างเติมเต็มช่องว่างแบบทรงขนานด้วย
รูปทรงสิบสองเหลี่ยมขนมเปียกปูนที่สำคัญอีกรูปหนึ่งคือรูปทรงสิบสองเหลี่ยมบิลินสกิมีสิบสองหน้าที่สมมาตรกับรูปทรงสามหน้าขนม เปียกปูน กล่าว คือ เส้นทแยงมุมมีอัตราส่วนตามอัตราส่วนทองคำ รูปทรงนี้ ยังเป็นโซโนเฮดรอนและได้รับการอธิบายโดยบิลินสกิในปี 1960 [ 16 ]รูปทรงนี้เป็นรูปทรงเติมเต็มพื้นที่อีกรูปหนึ่ง และสามารถเกิดขึ้นได้ในพื้นที่เติม เต็มที่ไม่เป็นคาบ พร้อมกับรูปทรงสามหน้าขนมเปียกปูน รูปทรงยี่สิบหน้าขนมเปียกปูน และรูปทรงหกหน้าขนมเปียกปูน[ 17 ]
ทรงสิบสองเหลี่ยมอื่นๆ
มี ทรง สิบสองเหลี่ยม นูนที่แตกต่างกันทางโทโพโลยี 6,384,634 รูป ไม่รวมภาพสะท้อน—จำนวนจุดยอดอยู่ระหว่าง 8 ถึง 20 [ 18 ]ทรงหลายเหลี่ยมสองรูปจะแตกต่างกันทางโทโพโลยีหากมีการจัดเรียงหน้าและจุดยอดที่แตกต่างกันโดยเนื้อแท้ ซึ่งทำให้ไม่สามารถบิดเบือนรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้โดยการเปลี่ยนความยาวของขอบหรือมุมระหว่างขอบหรือหน้า
ในทางทอพอโลยี รูปทรงสิบสองเหลี่ยมที่มีลักษณะเด่นแตกต่างกัน (ไม่รวมรูปทรงห้าเหลี่ยมและรูปทรงสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน) ได้แก่:
- ปริซึมสิบเหลี่ยมคือปริซึมที่ประกอบด้วยสี่เหลี่ยมจัตุรัสสิบรูปและฐานสิบเหลี่ยมสองฐาน กลุ่มสมมาตรของมันคือ สมมาตร D 10hลำดับที่ 40 [ 19 ]
- ปริซึมแอนติรูปห้าเหลี่ยม : ปริซึมแอนติที่ประกอบด้วยสามเหลี่ยมด้านเท่าสิบรูปและฐานรูปห้าเหลี่ยมสองฐาน มี สมมาตร D 5dอันดับ 20 [ 19 ]
- โดมห้าเหลี่ยม : ทรงตันจอห์นสันที่มีสามเหลี่ยมห้ารูป สี่เหลี่ยมห้ารูป ห้าเหลี่ยมหนึ่งรูป และสิบเหลี่ยมหนึ่งรูป มี สมมาตร C 5vอันดับ 10 [ 20 ] [ 19 ]
- ดิสฟีนอยด์แบบสั้น : ทั้งของแข็งจอห์นสันและเดลตาเฮดรอนประกอบด้วยสามเหลี่ยมด้านเท่าสิบสองรูป เป็นD 2dอันดับ 8 มีสมมาตรเช่นเดียวกับดิสฟีนอยด์แบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส [ 19 ] [ 21 ] คู่กันของมันคือไจโรไบฟาสติเจียมแบบยาวซึ่งเป็น ทรง แปดเหลี่ยม
- พีระมิดคู่สี่เหลี่ยมด้านยาว ซึ่งเป็นทรงตันของจอห์นสัน ได้มาจากการเพิ่มหน้าตรงข้ามสองด้านของลูกบาศก์ด้วยพีระมิดสี่เหลี่ยมด้านเท่า รูปทรงหลายเหลี่ยมที่ได้จะมีสามเหลี่ยมแปดรูปและสี่เหลี่ยมสี่รูป มี สมมาตร D 4hอันดับ 16 [ 20 ] [ 19 ]
- ไอโคซาเฮดรอนแบบเมตาบิดิมินิช : ของแข็งจอห์นสันที่ได้จากการลบพีระมิดห้าเหลี่ยม สองอันออก จากไอโคซาเฮดรอนปกติส่งผลให้ได้สามเหลี่ยมสิบรูปและห้าเหลี่ยมสองรูป มี สมมาตร C 2vอันดับ 4 [ 20 ] [ 19 ]
- พีระมิดคู่หกเหลี่ยม : พีระมิดคู่ ที่มี สามเหลี่ยมหน้าจั่วสิบสองรูปได้มาจากการนำพีระมิดหกเหลี่ยม สองอัน มาต่อกันที่ฐาน[ 22 ]ถ้าพีระมิดที่ต่อกันทั้งสองมีฐานปกติและจุดยอดตั้งฉากกับจุดศูนย์กลางของฐาน พีระมิดคู่จะมี สมมาตร D 6hอันดับ 24 [ 23 ]เช่นเดียวกับพีระมิดคู่อื่นๆ พีระมิดคู่หกเหลี่ยมเป็นรูปทรงที่หน้าเปลี่ยนรูปได้และเป็นคู่ของปริซึมหกเหลี่ยม[ 24 ] [ 25 ]
- ทรงสี่เหลี่ยมคางหมูหกเหลี่ยม : ทรงสี่เหลี่ยมคางหมูที่มีรูปว่า วสิบสองรูป เป็นทรงสมมาตรแบบหน้าสมมาตร เป็นทรงสมมาตรคู่ของทรงปริซึมหกเหลี่ยมและมี สมมาตร D 6dอันดับ 24
- ทรงสี่หน้าไตรอาคิส : ทรงตันคาตาลันและคลีโทปของทรงสี่หน้าปกติได้มาจากการติดพีระมิดสามเหลี่ยมสี่อันลงบนแต่ละหน้าของทรงสี่หน้าปกติ ทรงหลายเหลี่ยมที่ได้จะมีสามเหลี่ยมหน้าจั่วสิบสองรูป[ 14 ] [ 26 ]มีคุณสมบัติการถ่ายทอดหน้าและคุณสมบัติของรูเพิร์ต [ 27 ] [ 28 ] เป็นทรงคู่ของทรงสี่หน้าที่ถูกตัดทอนมีสมมาตรเดียวกันกับ สมมาตร T dอันดับ 24 [ 14 ]
- พีระมิดสิบเอ็ดเหลี่ยม: พีระมิดที่มีรูปสามเหลี่ยมหน้าจั่วสิบสองรูปและ รูป สิบเอ็ดเหลี่ยม ปกติหนึ่ง หน้า มี สมมาตร C 11vลำดับที่ 11 [ 29 ]
- ทรงสิบสองเหลี่ยม รูปสี่เหลี่ยมคางหมู-รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน : ทรงหลายเหลี่ยมที่มีรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนหกรูปและรูปสี่เหลี่ยมคางหมูหกรูป เป็นทรงคู่ของทรงสามเหลี่ยมออร์โธบิคูโพลาทั้งสองมี สมมาตร D 3hอันดับ 12 เป็นที่รู้จักในเรื่องการปูพื้นผิวโดยการเลื่อนสำเนาของตัวเอง[ 30 ]
- ทรงสิบสองเหลี่ยมด้านเท่ารูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ทรงสิบสองเหลี่ยมด้านเท่าแบบยาว"): ทรงหลายเหลี่ยมที่มีรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนแปดรูปและรูปหกเหลี่ยม ด้านเท่าสี่รูป มี สมมาตร D 4hอันดับ 16 เป็นหนึ่งในห้าทรงหลายเหลี่ยมหรือทรงขนานของเฟเดอรอฟที่สร้างขึ้นเพื่อสร้างรังผึ้ง[ 31 ]
การใช้งานจริง
Armand Spitzใช้ทรงสิบสองเหลี่ยมเป็น "ทรงกลม" เทียบเท่าสำหรับเครื่องฉายท้องฟ้าจำลอง Digital Dome ของเขา[ 32 ]โดยอิงตามคำแนะนำจากAlbert Einstein
หมายเหตุ
- ↑จากภาษากรีกโบราณδωδεκάεδρον ( dōdekáedron ) ; จาก δώδεκα ( dṓdeka ) 'สิบสอง'และ ἕδρα ( hédra ) ' ฐาน ที่นั่ง ใบหน้า' ) [ 1 ]
ลิงก์ภายนอก
- ทรงตันที่สี่ของเพลโตและ "ไพริโทเฮดรอน"โดยพอล สตีเฟนสัน, 1993, The Mathematical Gazette, Vol. 77, No. 479 (กรกฎาคม 1993), หน้า 220–226 [1]
- โมเดล VRML และแอนิเมชั่นของ Pyritohedronและกลุ่มดาว ต่างๆ
- คลิทซิง, ริชาร์ด. "3D convex uniform polyhedra o3o5x – doe" .
- แบบร่างโครงสร้างทรงสิบสองเหลี่ยมที่แก้ไขและพิมพ์ได้ พร้อมมุมมอง 3 มิติแบบโต้ตอบ
- ทรงหลายเหลี่ยมสม่ำเสมอ
- ทรงหลายเหลี่ยมโอริกามิ – แบบจำลองที่สร้างด้วยโอริกามิแบบโมดูลาร์
- โพลีเฮดราในโลกเสมือนจริงสารานุกรมโพลีเฮดรา
- KJM MacLean, การวิเคราะห์ทางเรขาคณิตของทรงหลายเหลี่ยมเพลโตทั้งห้าและทรงหลายเหลี่ยมกึ่งปกติอื่นๆ
- การแสดงภาพสามมิติของทรงสิบสองเหลี่ยม
- Stella: Polyhedron Navigator : ซอฟต์แวร์ที่ใช้สร้างภาพบางส่วนในหน้านี้
- วิธีทำทรงสิบสองเหลี่ยมจากลูกบาศก์โฟม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ทรงสิบสองเหลี่ยม
ในทางเรขาคณิตทรงสิบสองหน้าหรือทรงสิบสองหน้าคือทรงหลายเหลี่ยม ใดๆ ที่มี หน้า เรียบสิบสอง หน้า ทรงสิบสอง หน้าที่คุ้นเคยมากที่สุดคือทรงสิบสองหน้าปกติที่มีรูปห้าเหลี่ยมปกติเป็นหน้า
ทรงสิบสองเหลี่ยมปกติ
ทรง สิบสองเหลี่ยมปกติ เป็นทรงหลายเหลี่ยมนูนที่มีหน้าเป็นรูปห้าเหลี่ยมปกติ โดยมีสามหน้ามาบรรจบกันที่แต่ละจุดยอด มี 12 หน้า 30 ขอบ และ 20 จุดยอด [ 4 ] เป็นหนึ่งในห้า ทรงตันเพลโต ปกติ ซึ่งตั้งชื่อตาม เพลโต...
ทรงสิบสองเหลี่ยมห้าเหลี่ยมอื่นๆ
ในทาง ผลึกศาสตร์ รูปทรงสิบสองเหลี่ยมที่สำคัญสองแบบสามารถเกิดขึ้นได้ในรูปผลึกในบาง ชั้นสมมาตร ของ ระบบผลึกทรงลูกบาศก์ ซึ่งมีความสมมูลทางโทโพโลยีกับรูปทรงสิบสองเหลี่ยมปกติ แต่มีความสมมาตรน้อยกว่า ได้แก่ รูปทรงไพริโทเฮดรอนที่มี สมมาตรแบบไพริโทเฮดรอน และ...
ไพริโทเฮดรอน
ไพ ริโทเฮดรอน (หรือโดเดคาเฮดรอนห้าเหลี่ยม) คือโดเดคาเฮดรอนที่มีสมมาตร ไพริโทเฮดรอน T h เช่นเดียวกับ โดเดคาเฮดรอนปกติ มันมี หน้า ห้าเหลี่ยมที่ เหมือนกัน สิบสองหน้า โดยมีสามหน้ามาบรรจบกันที่จุดยอด 20 จุด อย่างไรก็ตาม...
