詹森多面體列表

维基媒体列表条目

詹森多面體是指的所有都是正多邊形頂點並非均勻的嚴格凸多面體。 即不是柏拉圖立體、不是阿基米德立體、不是半正多面體、不是稜柱也不是反稜柱嚴格凸正多邊形多面體。 1966年,諾曼·詹森英語Norman Johnson (mathematician)發表了一份包含92種有以上性質的多面體列表,並給出了名稱和編號,但他並未證明這種立體僅有92個,但猜想沒有其他的這種立體。[1] 1969年,維克多·扎加勒(Victor Zalgaller)證明了詹森多面體僅有92個,也就是諾曼·詹森給出的多面體列表是完整的。[2]

另外,也可能構造出具有近似於正多邊形面的凸多面體;或可以構造所有面都是正多邊形但不要求嚴格凸的凸多面體。這些多面體被非正式地稱為擬詹森多面體;它們的數量無法被確定,後者則有無窮多種。但後者如果加上一個「條件邊」的條件,則可以確定其數量為78個,稱為條件邊正多邊形凸多面體[3]。詳細的這些立體可以參見條件邊正多邊形凸多面體列表[4]

下表列出了92種詹森多面體的各項重要性質與數值。每個表都允許按特定欄位的內容來做排序,以便依據特定屬性或性質或詹森多面體的名稱來進行排序。

列表

編輯

下表列出詹森多面體的名稱與展開圖

Jn 名稱 英語名稱 展開圖 圖像
1 正四角錐 Square pyramid    
2 正五角錐 Pentagonal pyramid    
3 正三角帳塔 Triangular cupola    
4 正四角帳塔 Square cupola    
5 正五角帳塔 Pentagonal cupola    
6 正五角罩帳 Pentagonal rotunda    
7 正三角錐柱 Elongated triangular pyramid    
8 正四角錐柱 Elongated square pyramid    
9 正五角錐柱 Elongated pentagonal pyramid    
10 四角錐反角柱 Gyroelongated square pyramid    
11 五角錐反角柱 Gyroelongated pentagonal pyramid    
12 雙三角錐 Triangular bipyramid    
13 雙五角錐 Pentagonal bipyramid    
14 雙三角錐柱 Elongated triangular bipyramid    
15 雙四角錐柱 Elongated square bipyramid    
16 雙五角錐柱 Elongated pentagonal bipyramid    
17 雙四角錐反角柱 Gyroelongated square bipyramid    
18 三角帳塔柱 Elongated triangular cupola    
19 四角帳塔柱 Elongated square cupola    
20 五角帳塔柱 Elongated pentagonal cupola    
21 正五角罩帳柱 Elongated pentagonal rotunda    
22 正三角帳塔反角柱 Gyroelongated triangular cupola    
23 正四角帳塔反角柱 Gyroelongated square cupola    
24 正五角帳塔反角柱 Gyroelongated pentagonal cupola    
25 正五角罩帳反角柱 Gyroelongated pentagonal rotunda    
26 異相雙三角柱 Gyrobifastigium    
27 同相雙三角帳塔 Triangular orthobicupola    
28 同相雙四角帳塔 Square orthobicupola    
29 異相雙四角帳塔 Square gyrobicupola    
30 同相雙五角帳塔 Pentagonal orthobicupola    
31 異相雙五角帳塔 Pentagonal gyrobicupola    
32 同相五角帳塔罩帳 Pentagonal orthocupolarotunda    
33 異相五角帳塔罩帳 Pentagonal gyrocupolarotunda    
34 同相雙五角罩帳英語Pentagonal orthobirotunda Pentagonal orthobirotunda    
35 同相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular orthobicupola Elongated triangular orthobicupola    
36 異相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular gyrobicupola Elongated triangular gyrobicupola    
37 異相雙四角帳塔柱 Elongated square gyrobicupola    
38 同相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal orthobicupola Elongated pentagonal orthobicupola    
39 異相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal gyrobicupola Elongated pentagonal gyrobicupola    
40 同相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal orthocupolarotunda Elongated pentagonal orthocupolarotunda    
41 異相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrocupolarotunda Elongated pentagonal gyrocupolarotunda    
42 同相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal orthobirotunda Elongated pentagonal orthobirotunda    
43 異相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrobirotunda Elongated pentagonal gyrobirotunda    
44 雙三角帳塔反角柱英語Gyroelongated triangular bicupola Gyroelongated triangular bicupola    
45 雙四角帳塔反角柱英語Gyroelongated square bicupola Gyroelongated square bicupola    
46 雙五角帳塔反角柱英語Gyroelongated pentagonal bicupola Gyroelongated pentagonal bicupola    
47 五角帳塔罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal cupolarotunda Gyroelongated pentagonal cupolarotunda    
48 雙五角罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal birotunda Gyroelongated pentagonal birotunda    
49 側錐三角柱 Augmented triangular prism    
50 二側錐三角柱 Biaugmented triangular prism    
51 三側錐三角柱 Triaugmented triangular prism    
52 側錐五角柱 Augmented pentagonal prism    
53 間二側錐五角柱 Biaugmented pentagonal prism    
54 側錐六角柱 Augmented hexagonal prism    
55 對二側錐六角柱 Parabiaugmented hexagonal prism    
56 間二側錐六角柱 Metabiaugmented hexagonal prism    
57 三側錐六角柱 Triaugmented hexagonal prism    
58 側錐正十二面體英語Augmented dodecahedron Augmented dodecahedron    
59 對二側錐正十二面體英語Parabiaugmented dodecahedron Parabiaugmented dodecahedron    
60 間二側錐正十二面體英語Metabiaugmented dodecahedron Metabiaugmented dodecahedron    
61 三側錐正十二面體英語Triaugmented dodecahedron Triaugmented dodecahedron    
62 正二十面體欠鄰二側錐英語Metabidiminished icosahedron Metabidiminished icosahedron    
63 正二十面體欠三側錐英語Tridiminished icosahedron Tridiminished icosahedron    
64 側錐正二十面體欠三側錐英語Augmented tridiminished icosahedron Augmented tridiminished icosahedron    
65 側帳塔截角四面體 Augmented truncated tetrahedron    
66 側帳塔截角立方體 Augmented truncated cube    
67 對二側帳塔截角立方體 Biaugmented truncated cube    
68 側帳塔截角十二面體英語Augmented truncated dodecahedron Augmented truncated dodecahedron    
69 對二側帳塔截角十二面體英語Parabiaugmented truncated dodecahedron Parabiaugmented truncated dodecahedron    
70 間二側帳塔截角十二面體英語Metabiaugmented truncated dodecahedron Metabiaugmented truncated dodecahedron    
71 三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedron Triaugmented truncated dodecahedron    
72 單旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Gyrate rhombicosidodecahedron Gyrate rhombicosidodecahedron    
73 對二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Parabigyrate rhombicosidodecahedron Parabigyrate rhombicosidodecahedron    
74 鄰二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Metabigyrate rhombicosidodecahedron Metabigyrate rhombicosidodecahedron    
75 三旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Trigyrate rhombicosidodecahedron Trigyrate rhombicosidodecahedron    
76 小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Diminished rhombicosidodecahedron Diminished rhombicosidodecahedron    
77 對單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Paragyrate diminished rhombicosidodecahedron Paragyrate diminished rhombicosidodecahedron    
78 鄰單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Metagyrate diminished rhombicosidodecahedron Metagyrate diminished rhombicosidodecahedron    
79 二旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Bigyrate diminished rhombicosidodecahedron Bigyrate diminished rhombicosidodecahedron    
80 小斜方截半二十面體欠對二側帳塔 Parabidiminished rhombicosidodecahedron    
81 小斜方截半二十面體欠鄰二側帳塔英語Metabidiminished rhombicosidodecahedron Metabidiminished rhombicosidodecahedron    
82 單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠二側帳塔 Gyrate bidiminished rhombicosidodecahedron    
83 小斜方截半二十面體欠三側帳塔 Tridiminished rhombicosidodecahedron    
84 扭稜鍥形體 Snub disphenoid    
85 扭稜四角反角柱 Snub square antiprism    
86 球狀屋頂 Sphenocorona    
87 側錐球狀屋頂 Augmented sphenocorona    
88 加長型球狀屋頂 Sphenomegacorona    
89 廣底加長型球狀屋頂 Hebesphenomegacorona    
90 五角錐球狀屋頂 Disphenocingulum    
91 雙新月雙罩帳 Bilunabirotunda    
92 三角廣底球狀罩帳 Triangular hebesphenorotunda    

說明:

頂點、邊、面和對稱性

編輯

下表列出詹森多面體的頂點數、邊數和面數,以及特定形狀的面數。同時也列出了其對稱性:

Jn 名稱 圖像 V E F F3 F4 F5 F6 F8 F10 對稱群英語List of spherical symmetry groups 階數英語Symmetry number
1 正四角錐   5 8 5 4 1 C4v, [4], (*44) 8
2 正五角錐   6 10 6 5 1 C5v, [5], (*55) 10
3 正三角帳塔   9 15 8 4 3 1 C3v, [3], (*33) 6
4 正四角帳塔   12 20 10 4 5 1 C4v, [4], (*44) 8
5 正五角帳塔   15 25 12 5 5 1 1 C5v, [5], (*55) 10
6 正五角罩帳   20 35 17 10 6 1 C5v, [5], (*55) 10
7 正三角錐柱   7 12 7 4 3 C3v, [3], (*33) 6
8 正四角錐柱   9 16 9 4 5 C4v, [4], (*44) 8
9 正五角錐柱   11 20 11 5 5 1 C5v, [5], (*55) 10
10 四角錐反角柱   9 20 13 12 1 C4v, [4], (*44) 8
11 五角錐反角柱   11 25 16 15 1 C5v, [5], (*55) 10
12 雙三角錐   5 9 6 6 D3h, [3,2], (*223) 12
13 雙五角錐   7 15 10 10 D5h, [5,2], (*225) 20
14 雙三角錐柱   8 15 9 6 3 D3h, [3,2], (*223) 12
15 雙四角錐柱   10 20 12 8 4 D4h, [4,2], (*224) 16
16 雙五角錐柱   12 25 15 10 5 D5h, [5,2], (*225) 20
17 雙四角錐反角柱   10 24 16 16 D4d, [2+,8], (2*4) 16
18 三角帳塔柱   15 27 14 4 9 1 C3v, [3], (*33) 6
19 四角帳塔柱   20 36 18 4 13 1 C4v, [4], (*44) 8
20 五角帳塔柱   25 45 22 5 15 1 1 C5v, [5], (*55) 10
21 正五角罩帳柱   30 55 27 10 10 6 1 C5v, [5], (*55) 10
22 正三角帳塔反角柱   15 33 20 16 3 1 C3v, [3], (*33) 6
23 正四角帳塔反角柱   20 44 26 20 5 1 C4v, [4], (*44) 8
24 正五角帳塔反角柱   25 55 32 25 5 1 1 C5v, [5], (*55) 10
25 正五角罩帳反角柱   30 65 37 30 6 1 C5v, [5], (*55) 10
26 異相雙三角柱   8 14 8 4 4 D2d, [2+,4], (2*2) 8
27 同相雙三角帳塔   12 24 14 8 6 D3h, [3,2], (*223) 12
28 同相雙四角帳塔   16 32 18 8 10 D4h, [4,2], (*224) 16
29 異相雙四角帳塔   16 32 18 8 10 D4d, [2+,8], (2*4) 16
30 同相雙五角帳塔   20 40 22 10 10 2 D5h, [5,2], (*225) 20
31 異相雙五角帳塔   20 40 22 10 10 2 D5d, [2+,10], (2*5) 20
32 同相五角帳塔罩帳   25 50 27 15 5 7 C5v, [5], (*55) 10
33 異相五角帳塔罩帳   25 50 27 15 5 7 C5v, [5], (*55) 10
34 同相雙五角罩帳英語Pentagonal orthobirotunda   30 60 32 20 12 D5h, [5,2], (*225) 20
35 同相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular orthobicupola   18 36 20 8 12 D3h, [3,2], (*223) 12
36 異相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular gyrobicupola   18 36 20 8 12 D3d, [2+,6], (2*3) 12
37 異相雙四角帳塔柱   24 48 26 8 18 D4d, [2+,8], (2*4) 16
38 同相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal orthobicupola   30 60 32 10 20 2 D5h, [5,2], (*225) 20
39 異相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal gyrobicupola   30 60 32 10 20 2 D5d, [2+,10], (2*5) 20
40 同相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal orthocupolarotunda   35 70 37 15 15 7 C5v, [5], (*55) 10
41 異相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrocupolarotunda   35 70 37 15 15 7 C5v, [5], (*55) 10
42 同相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal orthobirotunda   40 80 42 20 10 12 D5h, [5,2], (*225) 20
43 異相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrobirotunda   40 80 42 20 10 12 D5d, [2+,10], (2*5) 20
44 雙三角帳塔反角柱英語Gyroelongated triangular bicupola   18 42 26 20 6 D3, [3,2]+,(223) 6
45 雙四角帳塔反角柱英語Gyroelongated square bicupola   24 56 34 24 10 D4, [4,2]+, (224) 8
46 雙五角帳塔反角柱英語Gyroelongated pentagonal bicupola   30 70 42 30 10 2 D5, [5,2]+, (225) 10
47 五角帳塔罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal cupolarotunda   35 80 47 35 5 7 C5, [5]+, (55) 5
48 雙五角罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal birotunda   40 90 52 40 12 D5, [5,2]+, (225) 10
49 側錐三角柱   7 13 8 6 2 C2v, [2], (*22) 4
50 二側錐三角柱   8 17 11 10 1 C2v, [2], (*22) 4
51 三側錐三角柱   9 21 14 14 D3h, [3,2], (*223) 12
52 側錐五角柱   11 19 10 4 4 2 C2v, [2], (*22) 4
53 間二側錐五角柱   12 23 13 8 3 2 C2v, [2], (*22) 4
54 側錐六角柱   13 22 11 4 5 2 C2v, [2], (*22) 4
55 對二側錐六角柱   14 26 14 8 4 2 D2h, [2,2], (*222) 8
56 間二側錐六角柱   14 26 14 8 4 2 C2v, [2], (*22) 4
57 三側錐六角柱   15 30 17 12 3 2 D3h, [3,2], (*223) 12
58 側錐正十二面體英語Augmented dodecahedron   21 35 16 5 11 C5v, [5], (*55) 10
59 對二側錐正十二面體英語Parabiaugmented dodecahedron   22 40 20 10 10 D5d, [2+,10], (2*5) 20
60 間二側錐正十二面體英語Metabiaugmented dodecahedron   22 40 20 10 10 C2v, [2], (*22) 4
61 三側錐正十二面體英語Triaugmented dodecahedron   23 45 24 15 9 C3v, [3], (*33) 6
62 正二十面體欠鄰二側錐英語Metabidiminished icosahedron   10 20 12 10 2 C2v, [2], (*22) 4
63 正二十面體欠三側錐英語Tridiminished icosahedron   9 15 8 5 3 C3v, [3], (*33) 6
64 側錐正二十面體欠三側錐英語Augmented tridiminished icosahedron   10 18 10 7 3 C3v, [3], (*33) 6
65 側帳塔截角四面體   15 27 14 8 3 3 C3v, [3], (*33) 6
66 側帳塔截角立方體   28 48 22 12 5 5 C4v, [4], (*44) 8
67 對二側帳塔截角立方體   32 60 30 16 10 4 D4h, [4,2], (*224) 16
68 側帳塔截角十二面體英語Augmented truncated dodecahedron   65 105 42 25 5 1 11 C5v, [5], (*55) 10
69 對二側帳塔截角十二面體英語Parabiaugmented truncated dodecahedron   70 120 52 30 10 2 10 D5d, [2+,10], (2*5) 20
70 間二側帳塔截角十二面體英語Metabiaugmented truncated dodecahedron   70 120 52 30 10 2 10 C2v, [2], (*22) 4
71 三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedron   75 135 62 35 15 3 9 C3v, [3], (*33) 6
72 單旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Gyrate rhombicosidodecahedron   60 120 62 20 30 12 C5v, [5], (*55) 10
73 對二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Parabigyrate rhombicosidodecahedron   60 120 62 20 30 12 D5d, [2+,10], (2*5) 20
74 鄰二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Metabigyrate rhombicosidodecahedron   60 120 62 20 30 12 C2v, [2], (*22) 4
75 三旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Trigyrate rhombicosidodecahedron   60 120 62 20 30 12 C3v, [3], (*33) 6
76 小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Diminished rhombicosidodecahedron   55 105 52 15 25 11 1 C5v, [5], (*55) 10
77 對單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Paragyrate diminished rhombicosidodecahedron   55 105 52 15 25 11 1 C5v, [5], (*55) 10
78 鄰單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Metagyrate diminished rhombicosidodecahedron   55 105 52 15 25 11 1 Cs, [ ], (*11) 2
79 二旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Bigyrate diminished rhombicosidodecahedron   55 105 52 15 25 11 1 Cs, [ ], (*11) 2
80 小斜方截半二十面體欠對二側帳塔   50 90 42 10 20 10 2 D5d, [2+,10], (2*5) 20
81 小斜方截半二十面體欠鄰二側帳塔英語Metabidiminished rhombicosidodecahedron   50 90 42 10 20 10 2 C2v, [2], (*22) 4
82 單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠二側帳塔   50 90 42 10 20 10 2 Cs, [ ], (*11) 2
83 小斜方截半二十面體欠三側帳塔   45 75 32 5 15 9 3 C3v, [3], (*33) 6
84 扭稜鍥形體   8 18 12 12 D2d, [2+,4], (2*2) 8
85 扭稜四角反角柱   16 40 26 24 2 D4d, [2+,8], (2*4) 16
86 球狀屋頂   10 22 14 12 2 C2v, [2], (*22) 4
87 側錐球狀屋頂   11 26 17 16 1 Cs, [ ], (*11) 2
88 加長型球狀屋頂   12 28 18 16 2 C2v, [2], (*22) 4
89 廣底加長型球狀屋頂   14 33 21 18 3 C2v, [2], (*22) 4
90 五角錐球狀屋頂   16 38 24 20 4 D2d, [2+,4], (2*2) 8
91 雙新月雙罩帳   14 26 14 8 2 4 D2h, [2,2], (*222) 8
92 三角廣底球狀罩帳   18 36 20 13 3 3 1 C3v, [3], (*33) 6

說明:

  • Jn – 詹森多面體編號
  • V – 頂點的數量
  • E – 的數量
  • F – (所有的面)的數量
  • Fn – 僅n邊形的數量
  • F3~F10 – F3:面為三角形的面的數量、F4:面為正方形的面的數量……以此類推

其中,正四角錐J1)有最少的頂點(5個)、最少的邊(8條)和最少的面(5個)。

三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedronJ71具有最多的頂點(75個)和最多的邊(135條)。 它的面數也是最多的(62個),其他還有單旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Gyrate rhombicosidodecahedronJ72對二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Parabigyrate rhombicosidodecahedronJ73鄰二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Metabigyrate rhombicosidodecahedronJ74三旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Trigyrate rhombicosidodecahedronJ75

表面積

編輯

由於詹森多面體的所有面都是由正三角形、正方形、正五邊形、正六邊形、正八邊形或正十邊形所組成,代表着其面的邊數僅會有3、4、5、6、8或10條,且為正多邊形,因此這些正多邊形面都會具有相同的邊長a,因此詹森多面體的表面積A可由下式計算得到:

 

其中 Fn是上表中的多邊形面數,且正n邊形的面積An也可由下式計算得到:

 

在詹森多面體的例子中,組成其的正多邊形僅有正三角形、正方形、正五邊形、正六邊形、正八邊形或正十邊形,而我們有正三角形的面積A3、正方形的面積A4、正五邊形的面積A5、正六邊形的面積A6、正八邊形A8的面積和正十邊形A10的面積公式:

 
 
 
 
 
 

因此可以得出下表的詹森多面體表面積。

Jn 多面體名稱 A/a2 (近似值) A/a2 (精確值)
1 正四角錐 2.732050808  
2 正五角錐 3.885540910  
3 正三角帳塔 7.330127019  
4 正四角帳塔 11.560477932  
5 正五角帳塔 16.579749753  
6 正五角罩帳 22.347200265  
7 正三角錐柱 4.732050808  
8 正四角錐柱 6.732050808  
9 正五角錐柱 8.885540910  
10 正四角錐反角柱 6.196152423  
11 正五角錐反角柱 8.215667929  
12 雙三角錐 2.598076211  
13 雙五角錐 4.330127019  
14 雙三角錐柱 5.598076211  
15 雙四角錐柱 7.464101615  
16 雙五角錐柱 9.330127019  
17 雙四角錐反角柱 6.928203230  
18 三角帳塔柱 13.330127019  
19 四角帳塔柱 19.560477932  
20 五角帳塔柱 26.579749753  
21 正五角罩帳柱 32.347200265  
22 正三角帳塔反角柱 12.526279442  
23 正四角帳塔反角柱 18.488681163  
24 正五角帳塔反角柱 25.240003791  
25 正五角罩帳反角柱 31.007454303  
26 異相雙三角柱 5.732050808  
27 同相雙三角帳塔 9.464101615  
28 同相雙四角帳塔 13.464101615  
29 異相雙四角帳塔 13.464101615  
30 同相雙五角帳塔 17.771081820  
31 異相雙五角帳塔 17.771081820  
32 同相五角帳塔罩帳 23.538532333  
33 異相五角帳塔罩帳 23.538532333  
34 同相雙五角罩帳英語Pentagonal orthobirotunda 29.305982845  
35 同相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular orthobicupola 15.464101615  
36 異相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular gyrobicupola 15.464101615  
37 異相雙四角帳塔柱 21.464101615  
38 同相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal orthobicupola 27.771081820  
39 異相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal gyrobicupola 27.771081820  
40 同相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal orthocupolarotunda 33.538532333  
41 異相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrocupolarotunda 33.538532333  
42 同相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal orthobirotunda 39.305982845  
43 異相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrobirotunda 39.305982845  
44 雙三角帳塔反角柱英語Gyroelongated triangular bicupola 14.660254038  
45 雙四角帳塔反角柱英語Gyroelongated square bicupola 20.392304845  
46 雙五角帳塔反角柱英語Gyroelongated pentagonal bicupola 26.431335858  
47 五角帳塔罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal cupolarotunda 32.198786370  
48 雙五角罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal birotunda 37.966236883  
49 側錐三角柱 4.598076211  
50 二側錐三角柱 5.330127019  
51 三側錐三角柱 6.062177826  
52 側錐五角柱 9.173005609  
53 間二側錐五角柱 9.905056416  
54 側錐六角柱 11.928203230  
55 對二側錐六角柱 12.660254038  
56 間二側錐六角柱 12.660254038  
57 三側錐六角柱 13.392304845  
58 側錐正十二面體英語Augmented dodecahedron 21.090314916  
59 對二側錐正十二面體英語Parabiaugmented dodecahedron 21.534901025  
60 間二側錐正十二面體英語Metabiaugmented dodecahedron 21.534901025  
61 三側錐正十二面體英語Triaugmented dodecahedron 21.979487134  
62 正二十面體欠鄰二側錐英語Metabidiminished icosahedron 7.771081820  
63 正二十面體欠三側錐英語Tridiminished icosahedron 7.326495711  
64 側錐正二十面體欠三側錐英語Augmented tridiminished icosahedron 8.192521115  
65 側帳塔截角四面體 14.258330249  
66 側帳塔截角立方體 34.338288046  
67 對二側帳塔截角立方體 36.241911729  
68 側帳塔截角十二面體英語Augmented truncated dodecahedron 102.182092220  
69 對二側帳塔截角十二面體英語Parabiaugmented truncated dodecahedron 103.373424287  
70 間二側帳塔截角十二面體英語Metabiaugmented truncated dodecahedron 103.373424287  
71 三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedron 104.564756354  
72 單旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Gyrate rhombicosidodecahedron 59.305982845  
73 對二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Parabigyrate rhombicosidodecahedron 59.305982845  
74 鄰二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Metabigyrate rhombicosidodecahedron 59.305982845  
75 三旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Trigyrate rhombicosidodecahedron 59.305982845  
76 小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Diminished rhombicosidodecahedron 58.114650778  
77 對單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Paragyrate diminished rhombicosidodecahedron 58.114650778  
78 鄰單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Metagyrate diminished rhombicosidodecahedron 58.114650778  
79 二旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Bigyrate diminished rhombicosidodecahedron 58.114650778  
80 小斜方截半二十面體欠對二側帳塔 56.923318711  
81 小斜方截半二十面體欠鄰二側帳塔英語Metabidiminished rhombicosidodecahedron 56.923318711  
82 單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠二側帳塔 56.923318711  
83 小斜方截半二十面體欠三側帳塔 55.731986644  
84 扭稜鍥形體 5.196152423  
85 扭稜四角反角柱 12.392304845  
86 球狀屋頂 7.196152423  
87 側錐球狀屋頂 7.928203230  
88 加長型球狀屋頂 8.928203230  
89 廣底加長型球狀屋頂 10.794228634  
90 五角錐球狀屋頂 12.660254038  
91 雙新月雙罩帳 12.346011217  
92 三角廣底球狀罩帳 16.388673538  

在固定邊長的條件下,雙三角錐J12表面積最小,而三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedronJ71的表面積最大,兩者相差40倍以上。

體積

編輯

下表列出了詹森多面體的體積。在這個表格中,V代表體積(不是第一個表中的頂點數),而a代表邊長。

表格的資料來源是沃爾夫勒姆研究公司Mathematica軟件中提供的PolyhedronData[..., "Volume"]計算多面體體積的指令。

詹森多面體的體積也可以根據其頂點座標來計算出來。如果邊長是固定的,那麼所有92個詹森多面體的頂點座標就都是已知的。如此一來,就可以用此資訊來計算體積。概念上最簡單的作法是:對要算體積的詹森多面體之表面做三角化,例如在每個非三角形面的中心添加一個額外的點,然後將之與該面的其他頂點連接構成多個三角形(並不是所有凸多面體都可以不添加額外頂點就完成三角剖分英語Triangulation (geometry)[5])。完成表面的三角化後選擇一些內部點作為「原點」,這樣就可以把表面的三角形與內部所選的點構造成不規則四面體。這些不規則四面體在多面體內部有一個頂點、在多面體表面有3個頂點,而詹森多面體的體積就是這些不規則四面體的體積總和。不規則四面體的體積可以透過公式計算。

Jn 多面體名稱 V/a3(近似值) V/a3(精確值)
1 正四角錐 0.235702260  
2 正五角錐 0.301502832  
3 正三角帳塔 1.178511302  
4 正四角帳塔 1.942809042  
5 正五角帳塔 2.324045318  
6 正五角罩帳 6.917762968  
7 正三角錐柱 0.550863832  
8 正四角錐柱 1.235702260  
9 正五角錐柱 2.021980233  
10 正四角錐反角柱 1.192702242  
11 正五角錐反角柱 1.880192158  
12 雙三角錐 0.235702260  
13 雙五角錐 0.603005665  
14 雙三角錐柱 0.668714962  
15 雙四角錐柱 1.471404521  
16 雙五角錐柱 2.323483065  
17 雙四角錐反角柱 1.428404503  
18 三角帳塔柱 3.776587513  
19 四角帳塔柱 6.771236166  
20 五角帳塔柱 10.018254161  
21 正五角罩帳柱 14.611971811  
22 正三角帳塔反角柱 3.516053091  
23 正四角帳塔反角柱 6.210765792 8次方程的根
24 正五角帳塔反角柱 9.073333194 8次方程的根
25 正五角罩帳反角柱 13.667050844 8次方程的根
26 異相雙三角柱 0.866025404  
27 同相雙三角帳塔 2.357022604  
28 同相雙四角帳塔 3.885618083  
29 異相雙四角帳塔 3.885618083  
30 同相雙五角帳塔 4.648090637  
31 異相雙五角帳塔 4.648090637  
32 同相五角帳塔罩帳 9.241808286  
33 異相五角帳塔罩帳 9.241808286  
34 同相雙五角罩帳英語Pentagonal orthobirotunda 13.835525936  
35 同相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular orthobicupola 4.955098815  
36 異相雙三角帳塔柱英語Elongated triangular gyrobicupola 4.955098815  
37 異相雙四角帳塔柱 8.714045208  
38 同相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal orthobicupola 12.342299480  
39 異相雙五角帳塔柱英語Elongated pentagonal gyrobicupola 12.342299480  
40 同相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal orthocupolarotunda 16.936017129  
41 異相五角帳塔罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrocupolarotunda 16.936017129  
42 同相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal orthobirotunda 21.529734779  
43 異相五角雙罩帳柱英語Elongated pentagonal gyrobirotunda 21.529734779  
44 雙三角帳塔反角柱英語Gyroelongated triangular bicupola 4.694564393  
45 雙四角帳塔反角柱英語Gyroelongated square bicupola 8.153574834 8次方程的根
46 雙五角帳塔反角柱英語Gyroelongated pentagonal bicupola 11.397378512 8次方程的根
47 五角帳塔罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal cupolarotunda 15.991096162 8次方程的根
48 雙五角罩帳反角柱英語Gyroelongated pentagonal birotunda 20.584813812 8次方程的根
49 側錐三角柱 0.668714962  
50 二側錐三角柱 0.904417223  
51 三側錐三角柱 1.140119483  
52 側錐五角柱 1.956179661  
53 間二側錐五角柱 2.191881921  
54 側錐六角柱 2.833778472  
55 對二側錐六角柱 3.069480732  
56 間二側錐六角柱 3.069480732  
57 三側錐六角柱 3.305182993  
58 側錐正十二面體英語Augmented dodecahedron 7.964621793  
59 對二側錐正十二面體英語Parabiaugmented dodecahedron 8.266124625  
60 間二側錐正十二面體英語Metabiaugmented dodecahedron 8.266124625  
61 三側錐正十二面體英語Triaugmented dodecahedron 8.567627458  
62 正二十面體欠鄰二側錐英語Metabidiminished icosahedron 1.578689326  
63 正二十面體欠三側錐英語Tridiminished icosahedron 1.277186493  
64 側錐正二十面體欠三側錐英語Augmented tridiminished icosahedron 1.395037624  
65 側帳塔截角四面體 3.889087297  
66 側帳塔截角立方體 15.542472333  
67 對二側帳塔截角立方體 17.485281374  
68 側帳塔截角十二面體英語Augmented truncated dodecahedron 87.363709878  
69 對二側帳塔截角十二面體英語Parabiaugmented truncated dodecahedron 89.687755196  
70 間二側帳塔截角十二面體英語Metabiaugmented truncated dodecahedron 89.687755196  
71 三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedron 92.011800514  
72 單旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Gyrate rhombicosidodecahedron 41.615323782  
73 對二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Parabigyrate rhombicosidodecahedron 41.615323782  
74 鄰二旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Metabigyrate rhombicosidodecahedron 41.615323782  
75 三旋側帳塔小斜方截半二十面體英語Trigyrate rhombicosidodecahedron 41.615323782  
76 小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Diminished rhombicosidodecahedron 39.291278464  
77 對單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Paragyrate diminished rhombicosidodecahedron 39.291278464  
78 鄰單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Metagyrate diminished rhombicosidodecahedron 39.291278464  
79 二旋側帳塔小斜方截半二十面體欠一側帳塔英語Bigyrate diminished rhombicosidodecahedron 39.291278464  
80 小斜方截半二十面體欠對二側帳塔 36.967233146  
81 小斜方截半二十面體欠鄰二側帳塔英語Metabidiminished rhombicosidodecahedron 36.967233146  
82 單旋側帳塔小斜方截半二十面體欠二側帳塔 36.967233146  
83 小斜方截半二十面體欠三側帳塔 34.643187827  
84 扭稜鍥形體 0.859493646 6次方程的根
85 扭稜四角反角柱 3.601222010 12次方程的根
86 球狀屋頂 1.515351640  
87 側錐球狀屋頂 1.751053900 16次方程的根
88 加長型球狀屋頂 1.948108229 32次方程的根
89 廣底加長型球狀屋頂 2.912910415 20次方程的根
90 五角錐球狀屋頂 3.777645342 24次方程的根
91 雙新月雙罩帳 3.093717650  
92 三角廣底球狀罩帳 5.108745974  

在固定邊長的條件下,正四角錐J1雙三角錐J12的體積最小;而三側帳塔截角十二面體英語Triaugmented truncated dodecahedronJ71的體積最大,比前者大超過390倍。

在92種詹森多面體中,有13種詹森多面體的體積V/a3無法表達為解析數。這些數值是以下多項式的最大實根。

Jn 多項式
23

6561 x8 − 52488 x7 + 113724 x6 − 9720 x5
− 1616922 x4 + 396360 x3 + 1537020 x2 − 178632 x − 3391

24

1679616 x8 − 11197440 x7 + 27060480 x6 + 35769600 x5
− 4456749600 x4 − 10714248000 x3 + 3828402000 x2 + 13859430000 x + 5340175625

25

1679616 x8 − 50388480 x7 + 603262080 x6 − 3520972800 x5
+ 5215460400 x4 + 4128624000 x3 − 8894943000 x2 + 3881385000 x − 424924375

45

6561 x8 − 104976 x7 + 594864 x6 − 1384128 x5
− 552096 x4 + 1569024 x3 + 246528 x2 − 119808 x + 4352

46

6561 x8 − 87480 x7 + 313470 x6 + 753300 x5
− 22424850 x4 − 84591000 x3 − 85909500 x2 + 8715000 x + 35547500

47

1679616 x8 − 61585920 x7 + 851472000 x6 − 5108832000 x5
+ 4745790000 x4 + 21346200000 x3 − 29019375000 x2 − 4576875000 x − 405859375

48

6561 x8 − 393660 x7 + 9316620 x6 − 108207900 x5
+ 601832025 x4 − 1417189500 x3 + 965841750 x2 + 597667500 x − 668786875

84

5832 x6 − 1377 x4 − 2160 x2 − 4

85

531441 x12 − 85726026 x8 − 48347280 x6
+ 11588832 x4 + 4759488 x2 − 892448

87

45137758519296 x16 − 110336743047168 x14 − 191069246324736 x12 + 209269081571328 x10
+ 364547659290624 x8 − 58793017190400 x6 + 3306865979520 x4 − 1275399855936 x2 + 1439671249

88

521578814501447328359509917696 x32 − 985204427391622731345740955648 x30
− 16645447351681991898880656015360 x28 + 79710816694053483249372512649216 x26
− 152195045391070538203422101864448 x24 + 156280253448056209478031589244928 x22
− 96188116617075838858708654227456 x20 + 30636368373570166303441645731840 x18
+ 5828527077458909552923002273792 x16 − 8060049780765551057159394951168 x14
+ 1018074792115156107372011716608 x12 + 35220131544370794950945931264 x10
+ 327511698517355918956755959808 x8 − 116978732884218191486738706432 x6
+ 10231563774949176791703149568 x4 − 366323949299263261553952192 x2
+ 3071435678740442112675625

89

47330370277129322496 x20 − 722445512980071186432 x18
+ 3596480447590271287296 x16 − 8432333285523990773760 x14
+ 8973584611317745975296 x12 − 3065290664181478981632 x10
+ 366229890219212144640 x8 − 8337259437908852736 x6
− 22211277300912896 x4 + 132615435213216 x2
+ 2693461945329

90

1213025622610333925376 x24 + 54451372392730545094656 x22
− 796837093078664749252608 x20 − 4133410366404688544268288 x18
+ 20902529024429842816303104 x16 − 133907540390420673677230080 x14
+ 246234688242991598853881856 x12 − 63327534106871321714442240 x10
+ 14389309497459555704164608 x8 + 48042947402464500749392128 x6
− 5891096640600351061013664 x4 − 3212114716816853362953264 x2 + 479556973248657693884401

內切球半徑、中分球半徑和外接球半徑

編輯

下表列出了存在內切球、中分球和外接球之詹森多面體的各種球半徑(內切球半徑Ri中分球半徑Rm或外接球半徑Rc,不存在則不列出)與邊長之比。

詹森多面體不一定有內切球、中分球和外接球。比方說,除非該詹森多面體的所有頂點都位於某個球面上,否則這個詹森多面體不會存在外接球。詹森多面體的對稱性比正多面體低,因此很多詹森多面體不存在這些球體。只有正四角錐J1正五角錐J2這兩個立體三種球都存在。

表格內容的資料來源是來自沃爾夫勒姆研究公司Mathematica軟件提供的PolyhedronData[..., "Inradius"]PolyhedronData[..., "Midradius"]PolyhedronData[..., "Circumradius"]指令。 輸出的數值已被化簡過了。

Jn Ri/a (近似值) Ri/a (精確值) Rm/a (近似值) Rm/a (精確值) Rc/a (近似值) Rc/a (精確值)
1 0.258819045   0.500000000   0.707106781  
2 0.232788309   0.809016994   0.951056516  
3 - - 0.866025404   1.000000000  
4 - - 1.306562965   1.398966326  
5 - - 2.176250899   2.232950509  
6 - - 1.538841769   1.618033989  
7 - - - - - -
8 - - - - - -
9 - - - - - -
10 - - - - - -
11 - - 0.809016994   0.951056516  
12 0.272165527   - - - -
13 0.417774579   - - - -
14 - - - - - -
15 - - - - - -
16 - - - - - -
17 - - - - - -
18 - - - - - -
19 - - 1.306562965   1.398966326  
20 - - - - - -
21 - - - - - -
22 - - - - - -
23 - - - - - -
24 - - - - - -
25 - - - - - -
26 - - - - - -
27 - - 0.866025404   1.000000000  
28 - - - - - -
29 - - - - - -
30 - - - - - -
31 - - - - - -
32 - - - - - -
33 - - - - - -
34 - - 1.538841769   1.618033989  
35 - - - - - -
36 - - - - - -
37 - - 1.306562965   1.398966326  
38 - - - - - -
39 - - - - - -
40 - - - - - -
41 - - - - - -
42 - - - - - -
43 - - - - - -
44 - - - - - -
45 - - - - - -
46 - - - - - -
47 - - - - - -
48 - - - - - -
49 - - - - - -
50 - - - - - -
51 - - - - - -
52 - - - - - -
53 - - - - - -
54 - - - - - -
55 - - - - - -
56 - - - - - -
57 - - - - - -
58 - - - - - -
59 - - - - - -
60 - - - - - -
61 - - - - - -
62 - - 0.809016994   0.951056516  
63 - - 0.809016994   0.951056516  
64 - - - - - -
65 - - - - - -
66 - - - - - -
67 - - - - - -
68 - - - - - -
69 - - - - - -
70 - - - - - -
71 - - - - - -
72 - - 2.176250899   2.232950509  
73 - - 2.176250899   2.232950509  
74 - - 2.176250899   2.232950509  
75 - - 2.176250899   2.232950509  
76 - - 2.176250899   2.232950509  
77 - - 2.176250899   2.232950509  
78 - - 2.176250899   2.232950509  
79 - - 2.176250899   2.232950509  
80 - - 2.176250899   2.232950509  
81 - - 2.176250899   2.232950509  
82 - - 2.176250899   2.232950509  
83 - - 2.176250899   2.232950509  
84 - - - - - -
85 - - - - - -
86 - - - - - -
87 - - - - - -
88 - - - - - -
89 - - - - - -
90 - - - - - -
91 - - - - - -
92 - - - - - -

參見

編輯

參考文獻

編輯
  1. ^ Johnson, Norman W. Convex Solids with Regular Faces. Canadian Journal of Mathematics. 1966, 18: 169–200. ISSN 0008-414X. Zbl 0132.14603. doi:10.4153/cjm-1966-021-8 . 
  2. ^ Zalgaller, Victor A. Convex Polyhedra with Regular Faces. Zap. Nauchn. Semin. Leningr. Otd. Mat. Inst. Steklova. 1967, 2: 1–221. ISSN 0373-2703. Zbl 0165.56302 (俄語). 
  3. ^ Robert R Tupelo-Schneck. Convex regular-faced polyhedra with conditional edges. [2023-01-31]. (原始內容存檔於2021-08-18). 
  4. ^ Timofeenko, Aleksei Victorovich. Junction of noncomposite polygons. Algebra i Analiz (St. Petersburg Department of Steklov Institute of Mathematics, Russian~…). 2009, 21 (3): 165–209. 
  5. ^ D. Eppstein英語David Eppstein. Three Untetrahedralizable Objects. www.ics.uci.edu. [2022-05-25]. (原始內容存檔於2021-01-26). 

外部連結

編輯