ลูกบาศก์สนับ
| ลูกบาศก์สนับ | |
|---|---|
ลูกบาศก์ทรงเหลี่ยมโค้งงอ ไครัลซ้ายและไครัลขวา | |
| พิมพ์ | ทรงเรขาคณิตแบบอาร์คิมีเดียน |
| ใบหน้า | 38 |
| ขอบ | 60 |
| จุดยอด | 24 |
| กลุ่มสมมาตร | สมมาตรทรงแปดเหลี่ยมแบบหมุน |
| มุมไดเฮดรัล ( องศา ) | มุมระหว่างสามเหลี่ยมกับสามเหลี่ยม: 153.23° มุมระหว่างสามเหลี่ยมกับสี่เหลี่ยม: 142.98° |
| โพลีเฮดรอนคู่ | ทรงยี่สิบหน้าห้าเหลี่ยม |
| คุณสมบัติ | นูน , ไครัล |
| รูปจุดยอด | |
| สุทธิ | |
ในทางเรขาคณิตลูกบาศก์แบบสั้นหรือลูกบาศก์แปดเหลี่ยมแบบสั้น เป็นทรงตันอาร์คิมีเดียนที่มี 38 หน้า: สี่เหลี่ยมจัตุรัส 6 รูป และ สามเหลี่ยมด้านเท่า 32 รูป มีขอบ 60 ขอบ และจุดยอด 24 จุดเคปเลอร์ตั้งชื่อมันเป็นภาษาละตินว่าcubus simus เป็นครั้งแรก ในปี 1619 ในหนังสือ Harmonices Mundi ของเขา[ 1 ] HSM Coxeterสังเกตว่ามันสามารถได้มาจากทรงแปดเหลี่ยมเช่นเดียวกับลูกบาศก์ จึงเรียกมันว่าลูกบาศก์แปด เหลี่ยมแบบสั้น โดยใช้ สัญลักษณ์ Schläfli ที่ขยายในแนวตั้งและแสดงถึงการสลับกันของลูกบาศก์แปดเหลี่ยมที่ถูกตัดซึ่งมีสัญลักษณ์Schläfli
ลูกบาศก์ทรงเฉียง เช่นเดียวกับทรงสิบสองเหลี่ยมทรงเฉียงเป็นรูปทรงไครัลซึ่งหมายความว่ามันไม่เท่ากับภาพสะท้อนในกระจก มันมีสองรูปแบบที่ถูกต้องเท่าเทียมกัน
การก่อสร้าง
สามารถสร้างลูกบาศก์แบบสนับได้โดยการดึงหน้าทั้งหกของลูกบาศก์ออกไปด้านนอกจนไม่สัมผัสกัน จากนั้นหมุนแต่ละหน้าเล็กน้อยรอบจุดศูนย์กลาง (ทั้งหมดตามเข็มนาฬิกาหรือทั้งหมดทวนเข็มนาฬิกา) จนกระทั่งช่องว่างระหว่างหน้าสามารถเติมด้วยรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าได้[ 2 ]

ลูกบาศก์สนับอาจสร้างขึ้นจากรอมบิคิวบอกตาเฮดรอน ได้เช่นกัน โดยเริ่มจากการบิดหน้าสี่เหลี่ยม (สีน้ำเงิน) ทำให้สามเหลี่ยม (สีแดง) บิดไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยอัตโนมัติ ก่อให้เกิดหน้าสี่เหลี่ยมอื่นๆ (สีขาว) ที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมบิดเบี้ยวซึ่งสามารถเติมลงในสามเหลี่ยมด้านเท่าสองรูปได้[ 3 ]
ลูกบาศก์สนับ (snub cube) สามารถสร้างขึ้นได้จากทรงลูกบาศก์แปดเหลี่ยมตัดยอด (truncated cuboctahedron)โดยกระบวนการสลับกันจุดยอด 24 จุดของทรงลูกบาศก์แปดเหลี่ยมตัดยอดจะประกอบกันเป็นทรงหลายเหลี่ยมที่มีโครงสร้างทางโทโพโลยีเทียบเท่ากับลูกบาศก์สนับ ส่วนอีก 24 จุดจะประกอบกันเป็นภาพสะท้อนของทรงหลายเหลี่ยมนั้น ทรงหลายเหลี่ยมที่ได้จะมีคุณสมบัติการสลับจุดยอด (vertex-transitive ) แต่ไม่เป็นทรงหลายเหลี่ยมสม่ำเสมอ (uniform)
พิกัดคาร์ทีเซียน
พิกัดคาร์ทีเซียนสำหรับจุดยอดของลูกบาศก์สนับคือการเรียงสับเปลี่ยนคู่ ทั้งหมด ของ ที่มีเครื่องหมายบวกเป็นจำนวนคู่ พร้อมกับการเรียงสับเปลี่ยนคี่ ทั้งหมด ที่มีเครื่องหมายบวกเป็นจำนวนคี่ โดยที่คือค่าคงที่ของไตรโบนาชชี [ 4 ] การนำการเรียงสับเปลี่ยนคู่ที่มีเครื่องหมายบวกเป็นจำนวนคี่ และการเรียงสับเปลี่ยนคี่ที่มีเครื่องหมายบวกเป็นจำนวนคู่ จะได้ลูกบาศก์สนับที่แตกต่างกัน ซึ่งก็คือภาพสะท้อน การนำทั้งสองมารวมกันจะได้ลูกบาศก์สนับสองลูกที่ประกอบกัน
ลูกบาศก์ทรงเหลี่ยมนี้มีขอบยาวซึ่งเป็นจำนวนที่สอดคล้องกับสมการ และสามารถเขียนได้เป็น เพื่อให้ได้ลูกบาศก์ทรงเหลี่ยมที่มีขอบยาวหนึ่งหน่วย ให้หารพิกัดทั้งหมดข้างต้นด้วยค่าαที่กำหนดไว้ข้างต้น
คุณสมบัติ
ลูกบาศก์สนับ (snub cube) เป็นทรงตันอาร์คิมีเดียน หมายความว่าเป็นทรงหลายเหลี่ยมที่มีสมมาตรสูงและกึ่งปกติ โดยมีหน้ารูปหลายเหลี่ยมปกติที่แตกต่างกันสองหน้าขึ้นไปมาบรรจบกันที่จุดยอด[ 5 ]มันเป็นทรงหลายเหลี่ยมไครัลหมายความว่าจะมีสองรูปแบบที่แตกต่างกันเมื่อถูกสะท้อนดังนั้น ลูกบาศก์สนับจึงมีสมมาตรแบบทรงแปดเหลี่ยม หมุน ได้[ 6 ] [ 7 ]หน้ารูปหลายเหลี่ยมที่มาบรรจบกันที่จุดยอดทุกจุดคือรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าสี่รูปและรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหนึ่งรูป และรูปทรงจุดยอดของลูกบาศก์สนับคือทรงหลายเหลี่ยมคู่ของลูกบาศก์สนับคือทรงยี่สิบหน้าห้าเหลี่ยมซึ่งเป็นทรงตันคาตาลัน[ 8 ]นี่ก็เป็นแบบไครัลเช่นกัน: ในสัญลักษณ์ของ David McCooey สำหรับรูปแบบไครัลสองแบบของแต่ละทรงหลายเหลี่ยม คู่ตรงข้ามของลูกบาศก์สนับขวาคือไอโคไซเตตราเฮดรอนห้าเหลี่ยมซ้าย และคู่ตรงข้ามของลูกบาศก์สนับซ้ายคือไอโคไซเตตราเฮดรอนห้าเหลี่ยมขวา[ 9 ]
สำหรับลูกบาศก์แบบสนับที่มีความยาวขอบไม่ว่ารูปทรงจะเป็นไครัลซ้ายหรือขวา พื้นที่ผิวและปริมาตรจะเป็นดังนี้: [ 10 ]
รัศมีล้อมรอบ (รัศมีของทรงกลมที่สัมผัสกับจุดยอด) และรัศมีกึ่งกลาง (รัศมีของทรงกลมที่สัมผัสกับขอบ) ของลูกบาศก์แบบสนับถูกกำหนดในรูปของค่าคงที่ของไตรโบนาชชี: [ 11 ] ลูกบาศก์แบบสนับมีจุดศูนย์กลางรัศมีเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสและจุดศูนย์กลางรัศมีเป็นรูปสามเหลี่ยมซึ่งกำหนดเป็นสูตรดังนี้: [ 12 ]
ลูกบาศก์สนับมีมุมไดเฮดรัล สอง มุม (มุมที่เกิดจากหน้ารูปหลายเหลี่ยมสองหน้า) โดยมุมเหล่านี้เกิดจากสี่เหลี่ยมจัตุรัสและสามเหลี่ยม และสามเหลี่ยมที่อยู่ติดกันสองรูปตามลำดับ[ 13 ]
ลูกบาศก์แบบสนับมีมุมที่รองรับโดยขอบจากจุดศูนย์กลาง[ 14 ]
กราฟ

โครงร่างของลูกบาศก์แบบสั้นสามารถแสดงเป็นกราฟ ที่มี จุดยอด 24 จุด และขอบ 60 เส้น ซึ่งเป็นกราฟอาร์คิมีเดียน[ 15 ]
รูปร่าง
ลูกบาศก์สั้นตั้งอยู่ที่น้ำพุของสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย[ 16 ]
ในการศึกษาเคมีเหนือโมเลกุลลูกบาศก์สนับถือเป็นการประยุกต์ใช้โพลีเฮดรอนเทียมเพื่อเลียนแบบโครงสร้างของแคปซิดไวรัสและโปรตีนเฟอร์ริติน[ 17 ]
- Jayatilake, Udaya (มีนาคม 2548). "การคำนวณเกี่ยวกับรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติของหน้าและจุดยอด". Mathematical Gazette . 89 (514): 76– 81. doi : 10.1017/S0025557200176818 . S2CID 125675814 .
- McCooey, David I. (2015). "Visual Polyhedra" . สืบค้นเมื่อ8 ธันวาคม 2025 .
ลิงก์ภายนอก
- Weisstein, Eric W. , " Snub cube " (" Archimedean solid ") ที่MathWorld .
- ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู. "กราฟลูกบาศก์แบบสนับ" . MathWorld .
- คลิทซิง, ริชาร์ด. "3D convex uniform polyhedra s3s4s - snic" .
- ทรงหลายเหลี่ยมสม่ำเสมอ
- โพลีเฮดราในโลกเสมือนจริงสารานุกรมโพลีเฮดรา
- แบบจำลองคลี่ลูกบาศก์ทรงลูกบาศก์ (Snub Cube) ที่สามารถแก้ไขได้และพิมพ์ได้ พร้อมมุมมอง 3 มิติแบบโต้ตอบ