Удлинённая четырёхугольная бипирамида
Удлинённая четырёхуго́льная бипирами́да[1] — один из многогранников Джонсона (J15, по Залгаллеру — М2+П4+М2).
Удлинённая четырёхугольная бипирамида | |||
---|---|---|---|
| |||
Тип | многогранник Джонсона | ||
Свойства | выпуклая | ||
Комбинаторика | |||
Элементы |
|
||
Грани |
8 треугольников 4 квадрата |
||
Конфигурация вершины |
2(34) 8(32.42) |
||
Двойственный многогранник | square bifrustum[d] | ||
Классификация | |||
Обозначения | J15, М2+П4+М2 | ||
Группа симметрии | D4h |
Составлена из 12 граней: 8 правильных треугольников и 4 квадратов. Каждая квадратная грань окружена двумя квадратными и двумя треугольными; каждая треугольная — одной квадратной и двумя треугольными.
Имеет 20 рёбер одинаковой длины. 4 ребра располагаются между двумя квадратными гранями, 8 рёбер — между квадратной и треугольной, остальные 8 — между двумя треугольными.
У удлинённой четырёхугольной бипирамиды 10 вершин. В 8 вершинах (расположенных как вершины куба) сходятся две квадратных грани и две треугольных; в остальных 2 — четыре треугольных.
Удлинённую четырёхугольную бипирамиду можно получить из трёх многогранников — куба и двух квадратных пирамид, все рёбра у которых одинаковой длины (J1), — приложив основания пирамид к двум противоположным граням куба.
Метрические характеристики
Если удлинённая четырёхугольная бипирамида имеет ребро длины , её площадь поверхности и объём выражаются как
В координатах
Удлинённую четырёхугольную бипирамиду с длиной ребра можно расположить в декартовой системе координат так, чтобы её вершины имели координаты
При этом центр симметрии многогранника будет совпадать с началом координат, три из пяти осей симметрии — с осями Ox, Oy и Oz, а три из пяти плоскостей симметрии — с плоскостями xOy, xOz и yOz.
Заполнение пространства
Замостить трёхмерное пространство без промежутков и наложений при помощи многогранников Джонсона J15 нельзя. Если, однако, немного деформировать удлинённую четырёхугольную бипирамиду, превратив равносторонние треугольники в равнобедренные с отношением сторон получим многогранник, изоморфный J15, для которого заполнение пространства становится возможным:
На иллюстрации копии многогранника окрашены в три разных цвета в соответствии с их различной ориентацией в пространстве.
В природе и культуре
В форме удлинённой четырёхугольной бипирамиды и близких к ней многогранников встречаются кристаллы циркона:
- Под электронным микроскопом
На гравюре Маурица Эшера «Звёзды» (1948) присутствует (у середины верхнего края) многогранник, изоморфный J15 — несколько «сжатый» так, что вместо квадратных граней у него прямоугольники.
Примечания
- Залгаллер В. А. Выпуклые многогранники с правильными гранями / Зап. научн. сем. ЛОМИ, 1967. — Т. 2. — Cтр. 20.