欧拉公式[1]与正多面体
问题1: (2)数出下列四个多面体的顶点数V、面数F、棱数E 并填表
(5)
图形编号 (5 顶点数V 5 12 7
(7)
面数F 5 12 8
(8) 棱数E 8 24 12
(7)
(6)
简单多面体
V+F-E=2(欧拉公式)
规律
E=V+F-2
E=各多面体棱数之和的一半
E=顶点数与共面顶点数之积的一在俄国和法 国度过.他16岁获得硕士学位,早年在数学天才贝努 里赏识下开始学习数学,毕业后研究数学,是数学史 上最高产的作家.在世发表论文700多篇,去世后还 留下100多篇待发表.其论著几乎涉及所有数学分 支.他首先使用f(x)表示函数,首先用∑表示连加,首 先用i表示虚数单位.在立体几何中多面体研究中,首 先发现并证明欧拉公式.
1 60+(x+y) - 2(3×60)=2
另一方面,棱数也可由多边形的边数来表示,即
1 1 ( 5x+6y)= (3×60) 2 2
由以上两个方程可解出 x=12,y=20 答:C60分子中形状为五边形和六边形的面各有12个和20 个.
练习
1、(1)一个简单多面体的各面都是三角形,证明它的顶点 数V和面数F有F=2V-4的关系. (2)若简单多面体的各面都是四边形,则它的顶点数V 和面数F又有怎样的关系?
问题3:欧拉公式的应用
例1
1996年的诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的 三位科学家.C60是有60 个C原子组成的分子,它结构为简 单多面体形状.这个多面体有60个顶点,从每个顶点都引出 3条棱,各面的形状分别为五边形或六边形两种.计算C60分 子中形状为五边形和六边形的面各有多少?
解:设C60分子中形状为五边形和六边形的面各有x个和 y个. 1 由题意有顶点数V=60,面数=x+y,棱数E= 2(3×60) 根据欧拉公式,可得
(1)
正四面体
(2)
正六面体
(3)
正八面体
正十二面体
正二十面体
讨论
问题1: (1)数出下列四个多面体的顶点数V、面数F、棱数E 并填表
(1)
图形编号 (1 (2)
(2)
顶点数V 4 8
(3)
面数F 4 6
(4) 棱数E 6 12
(3)
(4)
6 9
8 8
12 15
规律:V+F-E=2(欧拉公式)
讨论
2、 简单多面体的每个面都是五边形,且每个顶点的一端都 有三条棱,求这个多面体的面数和棱数.
20 12 30
几何原本
《几何原本》是古希腊数学家欧几里得所著的一部数学著作,共13 卷。这本著作是欧几里得几何的基础,在西方是仅次于《圣经》而 流传最广的书籍。欧几里得所著的《原本》大约成书于公元前300 年,原书早已失传,1582年,意大利人利玛窦到中国传教,带来了 15卷本的《原本》。1600年,明代数学家徐光启与利玛窦相识后, 他们把该书的前6卷平面几何部分合译成中文,并改名为《几何原 本》。后9卷是1857年由中国清代数学家李善兰(1811-1882) 和英国人伟烈亚力译完的。)。《几何原本》第一卷列有23个定义, 5条公理,5条公设。(其中最后一条公设就是著名的平行公设),. 同平面内一条直线和另外两条直线相交,若在直线同侧的两个内角 之和小于180°,则这两条直线经无限延长后在这一侧一定相交。 最后一条公设就是著名的平行公设,或者叫做第五公设。它引发了 几何史上最著名的长达两千多年的关于“平行线理论”的讨论,并 最终诞生了非欧几何。值得注意的是,第五公设既不能说是正确也 不能说是错误,它所概括的是一种情况。非欧几何则在推翻第五公 设的前提下进行了另外情况的讨论。
欧拉公式
多面体
多面体的定义
若干个平面多边形围成的几何体
(1)
(2)
(3)
多面体的面
(4)
棱 顶点 六多面体等
多面体的有关概念 多面体的分类 凸多面体
四多面体 五多面体
(5)
把多面体的任何一个面延伸为平面,如果所有其他各 面都在这个平面的同侧,这样的多面体叫做凸多面体
多面体
正多面体
每个面都是有相同边数的正多边形,且以每个顶点为 其一端都有相同数目的棱的凸多面体,叫正多面体.