(正多面体 regular polyhedron) 2015.01.25
 
正多面体の美しさについて、図形を多用して考えてみた。

regular polyhedron

正多面体(せいためんたい、regular polyhedron)、またはプラトンの立体(プラトンのりったい、Platonic solid)とは、すべての面が同一の正多角形で構成されてあり、かつすべての頂点において接する面の数が等しい凸多面体のこと。正多面体には正四面体正六面体正八面体正十二面体正二十面体の五種類がある。

三次元空間の中に一つの頂点を取り、その周りに取ることが可能な正多角形に関する制限から、正多面体が先に示した五種類のみであることが証明できる。このことは、オイラーの多面体公式からも証明できる。しかし、条件を緩めることによって、正多面体の拡張を考えることができる(参照:星型正多面体ねじれ正多面体正平面充填形)。正多面体の構成面を正 p 角形、頂点に集まる面の数を q として {p, q} のように表すことができる。これをシュレーフリ記号という。シュレーフリ記号は半正多面体(別名:アルキメデスの立体)にも拡張することができる。

これは、wikiから。

きっかけは,平成26年12月の郷中ゼミから,こんな問題が出された。

立体の細かい性質が詰まった,良い問題である。

新課程で言うなら,面,辺,頂点のあたりは,整数問題としてとらえることもできる。

また,余弦定理,相似,加法定理,断面図など,豊富なネタに息切れしそうになるが,面白い。

いっぱい図を作ってみた。

まずこれは,Mathematica10.0のパッケージから。美しいが,そんだけといえばそんだけ。ノートブックファイルはこちらから

 

次にあげる,Grapes3Dのほうが,手に持った感じで楽しい。(この座標をとるのが大変!)

Grapesファイルは 正12面体のこちら と 正20面体のこちら から

 

MadMagという磁石のおもちゃで正12面体を作ってみた。美しい!!

 

 

更に,動く数学がコンセプトなので,下の図は,なんと,動いて,かつ,立体視できる!!

ホントは,もうちょっと

座標データとか,東大の問題とかを掲載したかったけど,とりあえず,立体図形がたくさん集まったので(平面だけど)

公開としました。

そのうち,時間を見つけて,入試問題と絡めていきたいと考えています。ごめんなさい。

 

 

郷中ゼミでの授業がヒントになり、

こつこつと作っていたものを、いよいよ一挙公開!ってまでもないですが、

センター試験も終わって、やっとこさ、落ち着いてきたところなので、書こうかな(まとめとこうかな)?と。

穏やかな日曜日。担任は出願の三者面談で超多忙だが、副担任の私は,(すんません)のんびりと数学をした一日だった。

これから2次に向けて,集中していかねばならない。

そもそも,Grapes3Dは,こちらのサイトからどうぞ。

http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~tomodak/grapes/