柏拉图体
定义:如果一个多面体的所有面都是全等正多边形,所有多面角也全等,我们就说它是正多面体(柏拉图体)。
有无限多种正多边形,而正多面体只有五种。正多面体根据面的数目来命名,也就是:
4个正三角形的正4面体;
6个正方形的正6面体(立方体);
8个正三角形的正8面体;
12个正五边形的正12面体;
20个正三角形的正20面体。
发展史:
正多面体发源史已消失在过去的烟云里。欧几里德《原本》第八卷才开始用数学的眼光看它们。第一卷的第一个注释指出,本卷“将处理所谓的柏拉图体,那名称实在是错了。因为其中的三种,正4面体,立方体,正12面体来自毕达格拉斯学派,而正8面体和正20面体来自泰阿泰德(Theaeteus)。”事实也许真是这样。
不管怎么说,柏拉图描绘了5种正多面体。他在《蒂迈欧篇》里讲了如何拿正三角形,正方形和正五边形来构造正多面体的面。柏拉图的蒂迈欧(Timaeus),就是毕达格拉斯门下的洛克里的蒂迈欧。柏拉图大概在访问意大利时见过他。在柏拉图的作品里,蒂迈欧神秘地将4种易构造的多面体:正4面体,正6面体,正8面体,正20面体,配给恩培多克勒(Empedocles)的一切物质的四种基本“元素”:火气水土。剩下的正20面体,就特意拿它来联系包围我们的宇宙。
柏拉图体的特性:
1)内接于同一个球的正12面体的体积大于正20面体的体积,立方体的体积大于正八面体的体积。
2)内接于同一个球的正12面体和正20面体具有这共同的内接球,立方体和正八面体也有共同的内接球。
3)如果正12面体,正20面体和立方体内接于同一个球,那么正12面体的体积与正20面体的体积之比,等于立方体边长与正20面体的边长之比。
4)如果正12面体与正20面体内接于同一个球,那么二者体积之比等于表面积之比。
5)内接于同一个球的正12面体和正20面体具有相等的表面周长。