歐拉公式與正多面體
??正多面體我們非常熟悉,比如一些結(jié)晶體就是特殊的多面體,它們的每個(gè)面都是全等的正多? 面形,由此我們得到正多邊形的定義:
? ? ? ? ? ? ?每個(gè)面都全等,且每個(gè)立體角都全等的多邊體就是正多面體
? ?

???補(bǔ)充:如下就是以A為頂點(diǎn)的立體角

? ? 歐拉公式
令E為多面體的棱數(shù),V表示頂點(diǎn)數(shù),F(xiàn)表示面數(shù),則有以下式子成立:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? E=V+F-2
證明:若只有一個(gè)面,則
若有兩個(gè)面,則
若有三個(gè)面(如下圖)


此時(shí),必有2條或3條棱4個(gè)頂點(diǎn)重合,因此,增加的棱數(shù)比頂點(diǎn)數(shù)多1。故下式成立:
當(dāng)填加第F個(gè)面時(shí),面的棱和頂點(diǎn)都會(huì)與其他的面重合;故:

正多面體只有5個(gè)?是的,這個(gè)問題看似很簡(jiǎn)單,只要用頂點(diǎn)度數(shù)合小于360。(這里存在不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤?,即用一種多邊形到底可以得到幾種多面體)但是這里給出另一種答案

設(shè)多面體每個(gè)面邊數(shù)為m,F(xiàn)個(gè)面有mF條棱,則
設(shè)多面體每個(gè)頂點(diǎn)上的多面角有n條棱,V個(gè)頂點(diǎn)有nV條棱,則
帶入歐拉公式,得
由于多面角的面角合為小于360,若用正三角形拼則只有三,四,五面角
所以,當(dāng)m=3時(shí),若n=3,E=6,F=4
n=4,E=12,F=8
n=5,E=30,F=20
當(dāng)用的面為正方形時(shí),m=4,n=3得E=12,F=6
當(dāng)用的面為正五邊形時(shí),m=5,n=3得E=30,F=12
分析上面的數(shù)據(jù)后,我們可以只有5個(gè)正多面體了,其實(shí)這是很有趣的,不是嗎?