关于凸多面体的几个性质

在文[1]中，杨先义先生对六面体的对角线条数作了全面的探讨，得到了六面体有且只有0，1，2，4条对角线，并提出了下列问题：多面体的对角线条数是否存在计算公式？或者退一步，多面体的对角线条数是否能用不等式进行估计？本文特从另一角度——多面体的顶点数来探讨上述的问题，并得出关于凸多面体的棱、面、对角线条数的计算公式及其取值范围．     

运用化归思想解排列组合题

例 1　正方体八个顶点的连线中 ,异面直线有多少对 ?分析　因为一个三棱锥各对棱所在直线均异面 ,有 3对异面直线 .受这一结果的启发 ,原问题可化归为 :正方体八个顶点中任取 4个点 ,可构成多少个三棱锥 ?于是因由正方体的顶点构成的三棱锥的个数为Ｃ4 8- 12 ,故所求异面直线的对数为 :3(Ｃ4 8-12 ) =174 (对 ) .例 2　圆内接八边形的任意三条对角线不在圆内共点 ,那么所有对角线在圆内共有多少个交点 ?分析　因为圆内接四边形的两条对角线的交点位于圆内 ,故问题化归为只需考虑以圆内接八边形的顶点为顶点可构成多少个圆内接四边形 .因从圆…     

欧拉公式及其应用

对于简单多面体来说,若顶点数为V,面数为F,棱数为E,则V F-E=2.这就是著名的欧拉定理,其关系式叫做欧拉公式.其中的常数f(p)=V F-E=2叫做简单多面体的欧拉示性数.欧拉公式揭示了简单多面体的顶点数(V)、面数(F)、棱数(E)之间特有的规律.欧拉公式只适用于简单多面体,是计算和推理简单多面体问题的理论依据.例1将正方体的各棱三等分,经过三分之一分点,从正方体的8个角截去8个相同的小四面体,试验证截后的凸多面体符合欧拉公式.图1分析先弄清楚截去8个角后得到什么样的几何体,然后分类计算面数、顶点数与棱数.证明截去8个角后,原正方体的每…     

利用欧拉定理探究C_(70),C_(84)分子结构问题

现行高中教科书第二册 (下B)利用欧拉定理已解决了正多面体的种类、C6 0 分子模型(多面体 )的构成问题 ,现在继续利用欧拉定理探究C6 0 的两种同素异形体C70 及C84 的分子结构问题 :已知C70 分子有与C6 0 分子类似的球状多面体结构 ,它有 70个顶点 ,每个顶点处有 3条棱 ,面的形状只有正五边形和正六边形 ,下面计算C70 中有多少个正五边形和正六边形 :设C70 分子正五边形和正六边形的个数分别为x个和y个 .C70 分子模型 (多面体 )的顶点数V =70 ,面数F =x + y ,棱数E =12 ( 3× 70 ) .根据欧拉定理 ,可得70 + (x + y) - 12 ( 3× 70 ) =…     

关于简单多面体的一个命题

我们生活在一个立体的世界 ,任何构成这个世界的元素都是立体的 .因此 ,为了形象地认识这个世界 ,我们就不可避免地要研究这些立体的性质 .比如 :命题　如果从一个简单多面体上的任一顶点所引出的棱数相等 .设此多面体所有的面中 ,ｎ边形 (ｎ≥ 3 )个数为Ｓｎ;每个顶点引出的棱数α(α≥ 3 ) ,则有 :4α +∑ｎｋ=3 [(α -2 )ｋ -2α]·Ｓｋ=0 ( )下面我们来证明这个命题 .证明　设多面体顶点个数为ｖ ,棱数为ｅ,面数为ｆ,则由欧拉定理　ｖ -ｅ +ｆ=2①每个顶点引出α条棱 ,共引出ｖ·α条 ,但计算时每条棱均重复一次 ,故　棱数ｅ=α2 ·ｖ②…     

混料凸多面体顶点的分枝构造法及修正的CONSIM算法

的利益区域的几何解释都是(q-1)维空间正规单纯形内的凸多面体.对于利益区域(1)或(2),当采用一阶或二阶混料回归多项式作为回归模型时,由Elving,Snee与Mar-quardt、Snee的结论可知,最优设计的第一步是求出混料凸多面体(1)或(2)的极端顶点,因为混料凸多面体的棱中点、面中心及总体中心都是顶点集合中某个顶点子集的中     

凸多面体的欧拉公式的一个证明方法

大家知道,无“孔”多面体的顶点数V,面数F和棱数E之间存在着以下关系式V+F-E=2 下面给出一个证明方法。 设任一个凸多面体,其顶点数为V,面数为F,棱数为E。且它们之间满足V+F-E=x     

来也分类去也分类--浅谈欧拉公式的来源和欧拉示性数

《全日制普通高级中学教科书数学》第二册(下 ) [1 ] 中安排了一个“研究性的学习课题” ,其题目为《多面体欧拉定理的发现》 .安排这部分内容的目的 ,不仅是要介绍关于简单多面体的顶点数V、面数F和棱数E之间的特定关系———欧拉公式 (V+F-E =2 ) ,更重要的是使学生初步体验“观察 ,发现 ,归纳 ,猜想 ,证明”的研究过程 ,从而加强对学生的创新能力的培养 .教科书中这部分内容主要包含 :( 1 )　发现欧拉公式 (引导学生从观察正多面体做起 ,发现V、F、E间的关系 ,再扩展到观察棱柱、棱锥以及一般的简单多面体 ,通过归纳形成对简单多面体…     

组合最优化的近期趋向(二)

§5多面体理论自古希腊人以来,人们对研究凸多面体一直很感兴趣.Euclid曾探讨过多类凸多面体,主要是想找出它们的体积之间的关系.Euler确定了3-维空间中多面体的顶点、棱和面数之间的著名关系式,从而为仿射学理论奠定了基础.随着对线性规划问题的研究以及在五十年代中求解这类问题的单纯形算法的问世,凸多面体理论曾经有过一段迅速发展的时期.从算法观点来看,     

关于正多面体只有五种的证明

关于正多面体只有五种的证明明建国（湖北大冶县教师进修学校４３５１００）正多面体是立体几何中多面体概念的一个特殊概念，从正多面体的顶点数、面数和棱数的关系（顶点数Ｖ十面数Ｆ－棱数Ｅ＝２）而进一步发现了棱柱、棱锥、棱台也具有这种关系，把它推广到更一般的凸...     

凸多面体欧拉定理的证明

<正>拓扑学是数学的一个分支,在二十世纪才成为一门独立的学科.但个别的拓扑问题欧拉早在十八世纪就开始研究了,著名的凸多面体的欧拉定理是第一个重要的拓扑学成果.定理对于任何凸多面体,设V是多面体的顶点数,F是面数,E是棱数,则     

从思想与文化的高度挖掘多面体欧拉公式的教育价值——谈高中数学课程标准中的多面体欧拉公式

2003年4月国家教育部颁布的《普通高中数学课程标准(实验)》(以下简称《标准》)中，有三处提到多面体欧拉公式．第一揣是选修系列2-1与2-2“推理与证明”专题中，把探求凸多面体的面、顶点、棱之间的数量关系(欧拉公式的发现)作为其教学参考案例；第二处是选修3-3“球面上的几何”中，要求“利用球面三角形面积公式证明欧拉公式，体验球面几何与拓扑学的关系”；     

欧拉凸多面形定理和欧拉示性数

Ⅰ.凸多面形的欧拉定理 1.定理的敍述和来源象中学立体几何教科书中所說的,由若干个平面多边形所围成的封閉的立体叫作多面体。这些多边形的每一个叫作多面体的面,这些多边形的边和頂点分別叫作多面体的棱和頂点。当多面体在它的每一个面的平面的同一側,它就叫作凸多面体。凸多面体的表面叫作凸多面形,它的面、棱和頂点也就是凸多面形的面、棱和頂点。例如图1中的(一)到(四)都是凸多面形,图1中的(五)不是凸多面形。     

第十章 多面体和旋转体

§1 多面体的表面积和体积要点常见的多面体的概念和性质,多面体的表面积和体积的计算。例1 在一个平行六面体中,一个顶点上三条棱长分别是a、b、C,这三条棱中每两条所成角是60°,求平行六面体体积。     

为什么正多面体只有五种

我们知道,平面上的正多边形,可以有正三角形、正方形、正五边形、正六边形等等.对于任意一个正整数n,都有正n边形存在.平面上的多边形,类比到空间,就是多面体——由若干个平面多边形围成的封闭的空间图形.围成多面体的各个多边形叫多面体的面,两个面的公共边叫多面体的棱,棱和棱的公共点叫多面体的顶点.把多面体的任一面伸展成平面,如果其余的面都位于这个平面的同一侧,这样     

几类特殊四面体的外接球问题

我们知道,每个四面体都有外接球,球心就是各条棱的中垂面的交点,这个点到各个顶点的距离都相等.给出一个四面体求它的外接球半径,是一类常见的问题.下面以近几年的高考题为例来说明几类特殊四面体的外接球半径的求法.1等腰四面体的外接球三对对棱分别相等的四面体叫做等腰四面体,从长方体的一个顶点出发的三条面对角线,以及另三个端点连成的三条面对角线可以构成一个等腰四面体.设等腰四面体的三条棱长分别是a,b,c,通过构造长方体,可以求得它的外接球半径为R=24a2 b2 c2.特别地,当a=b=c时,棱长为a的正四面体的外接球半径为R=46a.例1(2003年…     

正n边形中四边形计数问题

文[1]探究了正n边形中三角形计数问题,受其启发笔者探究了正n边形中四边形计数问题.引理1圆内接四边形为平行四边形(矩形),当且仅当该四边形的两条对角线为该外接圆的两条直径.引理2圆内接四边形为菱形(正方形),当且仅当该四边形的两条对角线为该外接圆的两条互相垂直的直径.引理1,引理2由简单的平面几何知识即可得证,在此从略.问题1以正八边形的八个顶点为顶点可作多少个四边形?其中含有多少个梯形?多少平行四边形(含矩形)?多少个菱形(含正方形)?分析1)此正八边形的八个顶点中任意四点即可构成一个四边形,故四边形个数为C4=70.2)若构成梯…     

基于矩形区域剖分的不等式机器证明方法-以Zirakzadeh的一个几何不等式为例

1988年,张景中,陶懋颀用细致的人工估计,用BASIC语言程序在PB700微型计算机上证明了Zirakzadeh于1964年证明的一个几何不等式,其方法是把不等式涉及的变量所在之区域剖分为一系列充分小的矩形,在每个小矩形上用数值方法验证若干三角函数不等式的正确性.这个工作后来没有发表.将Zirskzadeh不等式转化为一个有3个变元的根式不等式,形如(((√)m1)+((√)m2)+((√)m3)≥3((√)m4),其变量所在区域为一由6个线性不等式限制形成的多面体P(有14个顶点,21个棱和9个面),先用幂级数展开方法证明讨论的根式不等式在小长方体邻域[-0.1,0.1]3(∪)P成立,次将这个邻域以外的集合分割成有限多个边长不小于1/1280的小长方体或多面体,在每个小凸体上通过计算函数在顶点的取值和函数偏导数范围证明根式不等式的正确性.文章给出的验证数引理,可根据连续可微函数在长方体或一般凸多面体V的顶点的值,及函数偏导数的绝对值在集合V的上界,证明函数在V上的正定性.文章给出计算多项式在三维空间凸多面体上的最大值和最小值,以及估计根式函数的验证数的机械化方法.     

通用教材《立体几何》(甲种本)中的几个问题

一、关于《教材》的部分语言作为教材的语言,我认为必须做到、明确、通俗、简炼、规范这八个字。这八个字的意义是明白的。数学教材也必须体现数学科学的和谐和美感,保持数学科学文著的严谨清俊的风格。《教材》第56页,关于长方体对角线性质是这样叙述的:“长方体的一条对角线长的平方等于一个顶点上三条棱长的平方和。”这里的问题是,可以说直线经过点,或点在直线上,不能说     

多面体欧拉定理

欧拉定理是数学第二册(下)中的研究性 学习课题．学习欧拉定理有助于我们进一步掌 握多面体的顶点数、面数和棱数之间的关系． 欧拉定理是指简单多面体的顶点数V、面 数F和棱数E之间有关系V+F-E=2．