十一面體

幾何學中,十一面體(英語:Hendecahedron)是指具有十一多面體[1]。沒有任何十一面體是正十一面體,也就是說找不到面由正多邊形組成且每個面全等、每個角相等的十一面體。

十一面體
部分的十一面體
雙對稱十一面體
雙對稱十一面體
五角錐台錐
五角錐台錐
正五角錐柱
正五角錐柱
截頂角五方偏方面體
截頂角五方偏方面體
側錐六角柱
側錐六角柱
二側錐三角柱
二側錐三角柱

命名

十一面體的英文是Hendecahedron,其命名方式為Hen-代表一,deca代表十,然後結合多面體字尾-hedron,就得到十一面體Hendecahedron[2]

常見的十一面體

在所有凸十一面體中,包含鏡射像共有440,564種拓樸結構明顯差異的凸十一面體[3][4]。拓樸結構有明顯差異意味著兩種多面體無法透過移動頂點位置、扭曲或伸縮來相互變換的多面體,例如五角錐柱和九角柱無論如何變形都無法互相變換,因此拓樸結構不同,但九角柱和九角錐台可以透過伸縮其中一個九邊形面來彼此互換,因此三角柱和三角錐台在拓樸上並無明顯差異。

常見的十一面體有錐體柱體、部分的詹森多面體半正多面體,此處的半正多面體並非阿基米德立體,而是正九角柱。

其他十一面體還有九角柱、十角錐、正五角錐反角柱的對偶、雙對稱十一面體等多面體,其中雙對稱十一面體可以密鋪空間。[5]

三角罩帳

正三角罩帳

三角罩帳是指以三角形為底的罩帳,是一種十一面體,由1個三角形頂面、1個六邊形底面、3個五邊形側面和6個三角形側面組成,共有11個面、21條邊和12個頂點,其中頂面的三角形與底面的六邊形互相平行,側面的三角形與五邊形交錯地圍繞軸分佈在周圍。

以正三角形為底的三角罩帳稱為正三角罩帳,其僅有頂面和底面為正多邊形,分別為頂面的正三邊形和底面的正六邊形,側面可能可以存在正三角形或存在正五邊形,但有正三角形面時,五邊形最多僅能是等邊不等角的非正五邊形;有正五邊形面時,三角形會出現等腰三角形,故不屬於詹森多面體。唯一屬於詹森多面體的罩帳僅有正五角罩帳[6]

正三角罩帳的對稱群為C3v英语Dihedral symmetry in three dimensions群,階數為6階。

截半三角柱

截半三角柱的旋轉動畫

在幾何學中,截半三角柱是指經過截半變換後的三角柱,是一種十一面體[7],其側面是正方形、底面是正三角形,另外還有6個等腰三角形面。

截半三角柱可由三角柱將邊的中點當作新的頂點,舊的頂點消失,來構造,換句話說,即是用三角柱由一條棱斬到另一條棱的中點(即斬去三角柱的頂點,但不是截角)而成。

其具有D3h二面體群的對稱性。

詹森多面體

在十一面體中,有3個是詹森多面體,它們分別為:正五角錐柱二側錐三角柱側錐六角柱

名稱種類圖像編號頂點面的種類對稱性展開圖
正五角錐柱角錐柱 J9[8]1120115個正三角形
5個正方形
1個正五邊形
C5v, [5], (*55)
二側錐三角柱錐體與柱體的組合 J50[9]8171110個正三角形
1個正方形
C2v
側錐六角柱錐體與柱體的組合 J54[10]817114個正三角形
5個正方形
2個六邊形
C2v

九角柱

正九角柱

九角柱是一種底面為九邊形的柱體,是十一面體的一種,由11個面、27條邊和18個頂點組成[11],對偶多面體為雙九角錐[12]。正九角柱代表每個面都是正多邊形的九角柱,其每個頂點都是2個正方形和1個九邊形的公共頂點,因此具有每個角等角的性質,可以歸類為半正十一面體。而頂點都是2個正方形和1個九邊形的公共頂點的這種頂角,在頂點圖中以 表示。正九角柱在施萊夫利符號中可以利用{9}×{} 或 t{2, 9}來表示;在考克斯特—迪肯符号英语Coxeter-Dynkin diagram中可以利用 來表示;在威佐夫符號英语Wythoff symbol中可以利用2 9 | 2來表示;在康威多面體表示法中可以利用P9來表示。若一個正九角柱底邊的邊長為 、高為 ,則其體積 和表面積 [13]

十角錐

十角錐是一種底面為十邊形的錐體,是十一面體的一種,由11個面、20條邊和11個頂點組成[14],其對偶多面體是自己本身[15]。正十角錐是一種底面為正十邊形的十角錐。若一個正十角錐底邊的邊長為 、高為 ,則其體積 和表面積 [15]

十一面體列表

名稱種類圖像符號頂點χ面的種類對稱性展開圖
九角柱稜柱體 t{2,9}
{9}x{}
18271122個九邊形
9個矩形
D9h, [9,2], (*922), order 36
十角錐稜錐體 ( )∨{10}11201121個十邊形
10個三角形
C10v, [10], (*10 10)
五角錐柱角錐柱
詹森多面體
P5+Y511201125個三角形
5個正方形
1個五邊形
C5v, [5], (*55)
五角錐台錐截角雙錐 11201121個五邊形
5個梯形
5個三角形
C5v, [5], (*55)
三角罩帳罩帳 12211121個三角形頂面
1個六邊形底面
3個五邊形側面
6個三角形側面
C3v英语Dihedral symmetry in three dimensions, [3], (*33), order 6
截頂角五方偏方面體截頂角偏方面體 16251121個五邊形底面
5個五邊形側面
5個鷂形側面
C5v, [5], (*55)
截半三角柱 9181122個三角形
3個正方形
6個等腰三角形
D3h, [3,2], (*322), order 12
截半雙三角錐9181123個正方形
8個三角形
D3h, [3,2], (*223) order 12
雙對稱十一面體空間充填多面體 11201124個箏形
2個菱形
4個等腰三角形
1個正方形

在化學中

化學中,將十八面體硼烷離子([B11H11]2−)的全部去掉後,可以得到一個結構,它是十八面體,再將每個原子做垂直於重心到硼原子的面,可構造成新的多面體,即為十八面體硼烷結構的對偶多面體,也是十一面體之一。[16]

雙對稱十一面體

雙對稱十一面體(Bisymmetric Hendecahedron)是十一面體的一種多面體

柏拉圖阿基米德立體,只有少數可以密鋪於空間,也就是說堆砌在一起,不留空隙,以填補空間。Guy Inchbald描述了一個有趣的多面體,可以以令人驚訝的方式利用11面體完成空間的密鋪。[5][17][18]

圖像旋轉動畫展開圖

曾有人提出一個十一面體[5],它的面數和頂點數是相同的[19],經過扭曲後,會得到不同的特性。最對稱的自身對偶十一面體是雙對稱十一面體[20],它之所以會稱為雙對稱是因為它有兩個對稱面[19]

參考文獻