立方体

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立方体,也称正方体,是由6个正方形面组成的正多面体,故又称正六面体。它有12条边和8个顶点。其中正方体是特殊的长方体。 立方体,是由6个相同大小的正方形围成的立体图形,故又称正六面体,英文拼写是Cube。 立方体(Cube),是由6个正方形面组成的正多面体,故又称正六面体(Hexahedron)、正方体或正立方体。它有12条棱(边)和8个顶(点),是五个柏拉图立体之一。 立方体是一种特殊的正四棱柱...

立方体,也称正方体,是由6个正方形面组成的正多面体,故又称正六面体。它有12条边和8个顶点。其中正方体是特殊的长方体。

定义

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立方体,是由6个相同大小的正方形围成的立体图形,故又称正六面体,英文拼写是Cube。

立方体

立方体(Cube),是由6个正方形面组成的正多面体,故又称正六面体(Hexahedron)、正方体正立方体。它有12条棱(边)和8个顶(点),是五个柏拉图立体之一。

立方体是一种特殊的正四棱柱、长方体、三角偏方面体、菱形多面体、平行六面体,就如同正方形是特殊的矩形、菱形、平行四边形一様。立方体具有正八面体对称性,即考克斯特BC3对称性,施莱夫利符号{4,3},考克斯特-迪肯符号,与正八面体对偶。

立方体特征

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面的图形:正方形

面的数目:6

边的数目:12

顶点数目:8

表面积:体积:二面角角度:外接球半径:内接球半径:对偶多面体:正八面体

在所有表面积一定的长方体中,立方体的体积最大,同样,在所有线性大小(长宽高之和)一定的长方体中,立方体的体积也是最大的。反过来,体积相等的长方体中,立方体拥有最小表面积和线性大小。

几何性质

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立方体有11种不同的展开图,即是说,我们可以有11种不同的方法切开空心立方体的7条棱而将其展平为平面图形,见右图。

立方体

立方体的11种不同展开图。

如果我们要将立方体涂色而使相邻的面不带有相同的颜色,则我们至少需要3种颜色(类似于四色问题)。

立方体是唯一能够独立密铺三维欧几里得空间的柏拉图正多面体,因此立方体堆砌也是四维唯一的正堆砌(三维空间中的堆砌拓扑上等价于四维多胞体)。它又是柏拉图立体中唯一一个有偶数边面——正方形面的,因此,它是柏拉图立体中独一无二的环带多面体(它所有相对的面关于立方体中心中心对称)。

将立方体沿对角线切开,能得到6个全等的正4棱柱(但它不是半正的,底面棱长与侧棱长之比为

)将其正方形面贴到原来的立方体上,能得到菱形十二面体(RhombicDodecahedron)(两两共面三角形合成一个菱形)。

联系

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将立方体的其中四个顶点相连,而这四个顶点任何两条都没有落在立方体同一条的边上,可得到一个正四面体,其边长为立方体边长的

,其体积为立方体体积的

立方体的对偶多面体是正八面体。

当正八面体在立方体之内:

星形八面体的对角线可组成一个立方体。

截半立方体:从一条棱斩去另一条棱的中点得出

截角立方体

超正方体:立方体在高维度的推广。更加一般的,立方体是一个大家族,即立方形家族(又称超方形、正测形)的3维成员,它们都具有相似的性质(如二面角都是90°、有类似的超体积公式,即

等)。

长方体、偏方面体的特例。

应用

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日常生活

食盐和糖的结晶体都是立方状;

骰子最常见的形状就是立方体;

1967年世界博览会的「立方体房间」。

游戏

索马立方;

扭计骰;

扭扭骰;

Slothouber-Graatsma立方:以6个

及3个单位立方组成

的立方(仅有一个解法);

康威立方:以3个

,13个

,及

的长方体各一个,组成一个

的立方(572个解)。

视错觉

奈克方块;

不可能方块(上方右图)。

数学问题

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体积与表面积

倍立方体问题

参见尺规作图,已经证明此题无法用无刻度的直尺与圆规去画出

的位置

最大的横切面

立方体的横切面只有四种:

  • 三角形
  • 矩形
  • 五边形
  • 六边形

其中以正六边形的面积最大,若立方体的棱长为a,则正六边形的面积为(图1)


参考资料

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展开[1]词语“立方体”的解释汉典zdic.net.www.zdic.net. [2022-05-26].

该页面最新编辑时间为 2024年3月15日

百科词条作者:小小编,如若转载,请注明出处:https://glopedia.cn/84650/

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词条目录
  1. 定义
  2. 立方体特征
  3. 几何性质
  4. 联系
  5. 应用
  6. 日常生活
  7. 游戏
  8. 视错觉
  9. 数学问题
  10. 体积与表面积
  11. 倍立方体问题
  12. 最大的横切面
  13. 参考资料

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