大斜方截半二十面体

在幾何學中，大斜方截半二十面體（英語：Great rhombicosidodecahedron）又稱為截角截半二十面體（英語：Truncated icosidodecahedron）是一種半正多面體，由於其具有點可遞的性質，因此屬於阿基米德立體，是十三種由2種以上的正多邊形組成的非柱體幾何圖形之一。 大斜方截半二十面體共有62個面、180條稜和120個頂點，是凸均勻多面體中頂點數最多也是稜數最多的多面體。由於其每個面都具有點對稱性（與180°的旋轉對稱等效），因此是一種環帶多面體。 由30个正方形，20个正六边形和12个正十边形组成，有120个顶点和180条棱。除棱柱和反棱柱以外，如果所有的阿基米德立體具有相同的棱长，大斜方截半二十面体将具有最大的表面积和体积。 若一大斜方截半二十面體的邊長為a，則有下列性質： 體積與表面積： A = 30 [ 1 + 2 ( 4 + 5 + 15 + 6 6 ) ] a 2 ≈ 175.031045 a 2 {\displaystyle {\begin{aligned}A&=30\left[1+{\sqrt {2\left(4+{\sqrt {5}}+{\sqrt {15+6{\sqrt {6}}}}\right)}}\right]a^{2}\\&\approx 175.031045a^{2}\end{aligned}}} V = ( 95 + 50 5 ) a 3 ≈ 206.803399 a 3 {\displaystyle {\begin{aligned}V&=(95+50{\sqrt {5}})a^{3}\approx 206.803399a^{3}\end{aligned}}} 外接球半徑 R 1 = a 2 31 + 12 5 ≈ 3.8023945 a {\displaystyle R_{1}={\frac {a}{2}}{\sqrt {31+12{\sqrt {5}}}}\approx 3.8023945a} ，由此可知，外接球體積為 4 π R 1 3 3 {\displaystyle {\frac {4\pi {R_{1}}^{3}}{3}}} ，其值約為 230.28 a 3 {\displaystyle 230.28a^{3}} 內切球半徑 R 2 = a 2 25 + 10 5 ≈ 3.4409548 a {\displaystyle R_{2}={\frac {a}{2}}{\sqrt {25+10{\sqrt {5}}}}\approx 3.4409548a} ，由此可知，內切球體積為 4 π R 2 3 3 {\displaystyle {\frac {4\pi {R_{2}}^{3}}{3}}} ，其值約為 170.65 a 3 {\displaystyle 170.65a^{3}} 面心距 正方形面心距為： ( 3 + 2 5 ) a 2 ≈ 3.73606798 a {\displaystyle {\frac {\left(3+2{\sqrt {5}}\right)a}{2}}\approx 3.73606798a} 正六邊形面心距為： 3 ( 2 + 5 ) a 2 ≈ 3.668542 a {\displaystyle {\frac {{\sqrt {3}}(2+{\sqrt {5}})a}{2}}\approx 3.668542a} 正十邊形面心距為： R 2 = a 2 25 + 10 5 ≈ 3.44095 a {\displaystyle R_{2}={\frac {a}{2}}{\sqrt {25+10{\sqrt {5}}}}\approx 3.44095a} 令 ρ {\displaystyle \rho } 為大斜方截半二十面體的邊心距、十二面體外接球半徑為 b {\displaystyle b} 、正二十面體外接球半徑為 c {\displaystyle c} ，和菱形三十面體長對角線的接球半徑為 d {\displaystyle d} 。 存在下列等式： a ρ = 2 tan ⁡ 18 ∘ 3 = 10 − 4 5 15 {\displaystyle {\frac {a}{\rho }}={\sqrt {2}}{\frac {\operatorname {tan} 18^{\circ }}{\sqrt {3}}}={\sqrt {\frac {10-4{\sqrt {5}}}{15}}}} a R 1 = 2 31 − 12 5 241 {\displaystyle {\frac {a}{R_{1}}}=2{\sqrt {\frac {31-12{\sqrt {5}}}{241}}}} a b = 1 + 5 10 {\displaystyle {\frac {a}{b}}={\frac {1+{\sqrt {5}}}{10}}} a c = 5 − 1 6 {\displaystyle {\frac {a}{c}}={\frac {{\sqrt {5}}-1}{6}}} a d = 7 − 5 22 {\displaystyle {\frac {a}{d}}={\frac {7-{\sqrt {5}}}{22}}} 将一个正十二面体（正二十面体）三十条棱都切一刀，在二十（十二）个顶点处也切一刀，但是要切的薄一点，就可以得到一个大斜方截半二十面体。 在三维笛卡儿坐标系中，以原点为幾何中心，边长2τ－2的大斜方截半二十面体的坐标是以下坐标的全偶排列： (±1/φ, ±1/φ, ±(3 + φ)), (±2/φ, ±φ, ±(1 + 2φ)), (±1/φ, ±φ2, ±(−1 + 3φ)), (±(2φ − 1), ±2, ±(2 + φ)) and (±φ, ±3, ±2φ), 其中 φ = 1 + 5 2 {\displaystyle \varphi ={\frac {1+{\sqrt {5}}}{2}}} 即黄金分割率 大斜方截半二十面體又稱為截角截半二十面體，是正二十面體截半後再經過特殊的截角變換後的結果，其他也是由正二十面體透過康威變換得到的多面體有： 在圖論的數學領域中，與大斜方截半二十面體相關的圖為大斜方截半二十面體圖又稱為截角截半二十面體圖，是大斜方截半二十面體之邊與頂點的圖（英语：1-skeleton），是一種阿基米德圖（英语：Archimedean graph）。 大斜方截半二十面體圖與大斜方截半二十面體有相同的拓樸結構，其頂點與邊的數量及結構都與阿基米德立體中的大斜方截半二十面體相同，共有120個頂點和180條邊，是阿基米德圖中，頂點和邊數最多的圖，且是一個位於零對稱性（英语：Zero-symmetric graph）和立方體（英语：Cubic graph）的阿基米德圖。 正二十面體 正十二面體 Cromwell, P.; Polyhedra（页面存档备份，存于互联网档案馆）, CUP hbk (1997), pbk. (1999). 埃里克·韦斯坦因. GreatRhombicosidodecahedron. MathWorld. 、埃里克·韦斯坦因. Archimedean solid. MathWorld.  Klitzing, Richard. 3D convex uniform polyhedra x3x5x - grid. bendwavy.org.  Cromwell, P. Polyhedra. United Kingdom: Cambridge. 1997: 79–86 Archimedean solids. ISBN 0-521-55432-2.  Wenninger, Magnus（英语：Magnus J. Wenninger）, Polyhedron Models, Cambridge University Press, 1974, ISBN 978-0-521-09859-5, MR 0467493  Wenninger, (Model 16, p. 30) Williams, Robert. The Geometrical Foundation of Natural Structure: A Source Book of Design. Dover Publications, Inc. 1979. ISBN 0-486-23729-X.  Williamson (Section 3-9, p. 94) Cromwell (p. 82) Weisstein, Eric W. (编). Great rhombicosidodecahedron. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. （英语）.  Harish Chandra Rajpoot. Mathematical analysis of great rhombicosidodecahedron (the largest Ar…. 2015-03-19 [2017-07-03]. （原始内容存档于2018-08-26）.  Robert Whittaker. The Great Rhombicosidodecahedron | polyhedra.mathmos.net. polyhedra.mathmos.net. [2017-07-11]. （原始内容存档于2016-07-04） （英语）.  Weisstein, Eric W. (编). Icosahedral group. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. （英语）.  Symmetrohedra: Polyhedra from Symmetric Placement of Regular Polygons （页面存档备份，存于互联网档案馆） Craig S. Kaplan Read, R. C.; Wilson, R. J., An Atlas of Graphs, Oxford University Press: 269, 1998  埃里克·韦斯坦因, 大斜方截半二十面体 （參閱阿基米德立體） 於MathWorld（英文） 埃里克·韦斯坦因. Great rhombicosidodecahedral graph. MathWorld.  Editable printable net of a truncated icosidodecahedron with interactive 3D view（页面存档备份，存于互联网档案馆） The Uniform Polyhedra（页面存档备份，存于互联网档案馆） Virtual Reality Polyhedra（页面存档备份，存于互联网档案馆） The Encyclopedia of Polyhedra