怎么数多面体的顶点,怎么算多面体的棱

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-11-13 00:20:15

本文为“2023年第五届数学文化征文活动

一个普遍适用的有界图形计数公式

——多面体欧拉公式的推广

作者 : 陆元鸿

作品编号:017

我们都知道,对于多面体,有这样一个著名的欧拉公式:

V-E F=2,

其中V是多面体的顶点数, E是多面体的棱数, F是多面体的面数。

例如,在一个立方体中,顶点数V=8 ,棱数E=12 ,面数F=6 ,正好有

V-E F=8-12 6=2。

但是,欧拉公式并不是对任何多面体都适用的。

例如,让两个四面体“头顶头”共用一个顶点,组成一个多面体:

怎么数多面体的顶点,怎么算多面体的棱(1)

它的顶点数V=7 ,棱数E=12 ,面数 F=8,所以有

V-E F=7-12 8=3。

显然不符合欧拉公式。

又例如,在一个大立方体的某个面的中央,伸出一个小立方体,构成一个“凸”字形的多面体:

怎么数多面体的顶点,怎么算多面体的棱(2)

它的顶点数V=16 ,棱数E=24 ,面数F=11 ,所以有

V-E F=16-24 11=3。

显然也不符合欧拉公式。

又例如,在一个大立方体的内部,挖去一个小立方体,得到一个空心立方体:

怎么数多面体的顶点,怎么算多面体的棱(3)

它的顶点数V=16 ,棱数 E=24,面数F=12 ,所以有

V-E F=16-24 12=4。

显然也不符合欧拉公式。

又例如,在一个扁平的立方体中,挖一个正方形的穿孔,得到下面这样一个“镜框式”的多面体

怎么数多面体的顶点,怎么算多面体的棱(4)

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