在立体几何中,立体几何体的边界被称作面或表面,更严谨地说,面是立体几何体的一个平坦表面[1],而不平坦的面通常称为曲面,而所有表面的总和称为表面积[2]。在高维度几何以及高维的多胞形中,面也被用来指代构成多胞形的一个组成元素,通常会跟随其维度一同称呼,例如三维的元素称为3-面。[3]
多边形面
在基础几何学中,面是指位于多面体边界的多边形[3],换句话说即多面体是一个由多边形构成的三维几何体,构成多面体的这些多边形就被称为面[4]。
例如:正方体有六个面,三棱锥有四个面。广义来说,面也可用来指代四多胞形的一个二维边界,就如我们说四维超正方体有24个正方形面。
凸正多面体 | 星形正多面体 | 正镶嵌图 | 双曲镶嵌 | 四维z多胞体 |
---|---|---|---|---|
{4,3} | {5/2,5} | {4,4} | {4,5} | {4,3,3} |
立方体的每个顶点都是3个正方形面的公共顶点[5] |
小星形十二面体的每个顶点都是5个五角星面的公共顶点[6] |
正方形镶嵌的每个顶点都是4个正方形面的公共顶点[7] |
五阶正方形镶嵌的每个顶点都是5个正方形面的公共顶点[8] |
超立方体的每条边都是3个正方形面的公共棱[9] |
多面体的面的数量
在三维空间中,任何凸多面体的欧拉示性数为2。欧拉示性数 可以通过以下公式计算:
以上式子中,V 是顶点的数量,E 是边的数量,F 是面的数量。例如,正方体有12条边,8个顶点和6个面。那么我们可以计算得正方体的欧拉示性数为2。
维面
在几何学中,维面(Facet)又称为超面(hyperface[10])是指几何形状的组成元素中,比该几何形状所在维度少一个维度的元素[11]
多维面
在几何学中,维面一词前面若加一个整数,则代表一几何结构中维度为该整数的元素,此概念不应与维面混淆。例如k维面代表几何结构中维度为k的元素,又称k面、k-面或k维元素而在更高维度中,有时会称为k维胞,这一用法并未限定元素的所属维度。[3][12][13]例如立方体的多维面包括了空多胞形(负一维面)、顶点(零维面)、边(一维面)、正方形(二维面,一般称面)和其本身(三维面,一般称体)。正式地,对于一个多胞形P,多维面的定义是与一个“不与P内部相交的封闭半空间”的相交几何结构(如交点、交线或交面等)[3][13]。多胞形中的多维面集合中同时也包含了多胞形本身和空多胞形。[12][13]
参见
注释
参考来源
- ↑ Merriam-Webster's Collegiate Dictionary Eleventh. Springfield, MA: Merriam-Webster. 2004.
- ↑ Weisstein, Eric W. (编). Surface Area. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语).
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Matoušek, Jiří, Lectures in Discrete Geometry, Graduate Texts in Mathematics 212, Springer, 5.3 Faces of a Convex Polytope, p. 86, 2002 .
- ↑ Cromwell, Peter R., Polyhedra, Cambridge University Press: 13, 1999
- ↑ Van Cleve, J. Problems from Kant. Oxford University Press. 2003. ISBN 9780195347012. LCCN 98026825.
- ↑ Weber, Matthias. Kepler's small stellated dodecahedron as a Riemann surface 220. 2005: 167–182.
|journal=
被忽略 (帮助) pdf - ↑ Tilings and Patterns, from list of 107 isohedral tilings, p.473-481
- ↑ Chapter 10: Regular honeycombs in hyperbolic space. The Beauty of Geometry: Twelve Essays. Dover Publications. 1999. ISBN 0-486-40919-8. LCCN 99035678.
- ↑ Weisstein, Eric W. (编). Hypercube. at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. (英语).
- ↑ N.W. Johnson: Geometries and Transformations, (2018) ISBN 978-1-107-10340-5 Chapter 11: Finite symmetry groups, 11.1 Polytopes and Honeycombs, p.225
- ↑ Matoušek (2002), p. 87; Grünbaum (2003), p. 27; Ziegler (1995), p. 17
- ↑ 12.0 12.1 Grünbaum, Branko, Convex Polytopes, Graduate Texts in Mathematics 221 2nd, Springer: 17, 2003 .
- ↑ 13.0 13.1 13.2 Ziegler, Günter M., Lectures on Polytopes, Graduate Texts in Mathematics 152, Springer, Definition 2.1, p. 51, 1995 .
- ↑ 钱逸泰. 结晶化学导论(第3版). 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2005. ISBN 7-312-01804-1/O·31