[趣味數學]歐拉公式證明正多面體問題

2020-11-23 搜狐網
 
精彩世界盃 精彩進球視頻

正多面體只有正四面體、正八面體、正六面體、正十二面何等和正二十面體五種。

我們現在來證明,最多只有5個正多面體(如圖)

    

至於確有5個正多面體存在,那是早就知道的事(古希臘柏拉圖(Plato)時候)。圖形以及製造模型方法,可以參看史泰因豪斯(Steinhaus)著《數學萬花鏡》。①

證明 對於正多面體,假設它的各面都是正n邊形,而且每一個頂角處有r個邊相遇。這樣就有:

    nF=2E (1)

    rV=2E (2)

(1)的右邊係數2是因為每邊出現在2面中,(2)的右邊係數2是因為每邊通過2個頂角。把(1)和(2)代入歐拉公式中,就得到:

        

         (3)

顯然n≥3,r≥3,因為多邊形至少有三邊,而在每頂角處也至少有三邊。但n>3,且r>3又是不可能的,因為那樣就要有 ,可是E>0。所以r和n中至少有一個等於3。

設n=3,那末 ,因此r=3,4,5,由是E=6,12,30,而F=4,8,20,這就給出了正四面體,正八面體和正二十面體。

  設r=3,那末 ,因此n=3,4,5,由是E=6,12,30,而F=4,6,12,這就給出了正四面體,正六面體(即立方體)和正十二面體。

 

 

 

  來源:慧師網

(責任編輯:汪春)


相關焦點

  • 歐拉公式的證明_歐拉公式推導過程
    打開APP 歐拉公式的證明_歐拉公式推導過程 發表於 2017-11-28 19:59:14   歐拉公式的證明      這三個公式分別為其省略餘項的麥克勞林公式,其中麥克勞林公式為泰勒公式的一種特殊形式,在
  • 為什么正多面體最多只能是正二十面體
    所謂正多面體,是指多面體的各個面都是全等的正多邊形,並且各個多面角都是全等的多面角。例如下圖有朋友可能就會問:為什麼沒有正二十一面體、正五面體呢等等。首先這個問題最先是被瑞士數學家歐拉所解決。
  • 最美的公式——歐拉公式
    那麼問題來了,這麼厲害的歐拉公式是怎麼推導出來的呢?粗略一看可能不能看出任何花哨,但在數學愛好者眼中,它直接聯繫了指數函數,三角函數,複數,被稱為「數學中的天橋」,其實是十分「可口」的。你以為這就是歐拉牛X閃閃的一生的高度濃縮?不!準確來說,上式叫做歐拉幅角公式----將指數函數,三角函數,複數聯繫起來。
  • 北洋數學講堂丨田剛院士暢談歐拉公式與計數幾何
    從一個簡單的問題出發,田剛教授開始了他的報告。正多面體只有五種,這是公元前300年左右古希臘數學家歐幾裡得的《幾何原本》中的著名結果。他向大家介紹了人類歷史上成就卓著的數學家歐拉。歐拉約30歲時右眼失明,60歲左右完全失明,儘管如此,他仍然靠心算完成了大量論文,成為史上最多產的數學家。他的工作使得數學更接近於現在的形態。歐拉公式被譽為最美麗的公式之一。
  • 數學|歐拉公式的簡單證明
    一 什麼是歐拉公式在數學中,sin函數和cos函數是最近乎完美的周期函數,e是自然對數的底,i是數學界中唯一一個平方為負的數字,這幾者一般很少有聯繫,而歐拉公式則很完美的將它們聯繫在了一起,且關係簡單明了:圖1 歐拉公式相信很多人第一眼看到這個公式會覺得不可思議,三角函數怎麼會和指數函數有這麼直接的關係,現在不妨來看看它的一個簡單證明
  • 歐拉公式怎麼寫_歐拉公式的意義
    打開APP 歐拉公式怎麼寫_歐拉公式的意義 發表於 2017-11-28 19:40:32   歐拉公式將指數函數的定義域擴大到了複數域,建立和三角函數和指數函數的關係,被譽為「數學中的天橋」形式簡單,結果驚人,歐拉本人都把這個公式刻在皇家科學院的大門上,看來必須好好推敲一番。
  • 數學史20大數學家之——歐拉,史上第二高產的數學大師
    這段時間歐拉和大數學家約翰伯努利交往甚密。約翰伯努利是當時歐洲最優秀的數學家之一。他不僅向歐拉傳授數學,還說服了歐拉的父親讓歐拉開啟數學生涯。這應了約翰伯努利的座右銘「我違父意,研究星辰」。二、成為史上第二高產1727年在約翰伯努利的兒子丹尼爾伯努利的推薦下,歐拉來到了聖彼得堡數學研究所工作。
  • 從多面體到水立方,探源立體圖形,挑戰燒腦問題
    對於多面體,人們最為熟悉且在教與學中最常提到的就是歐拉公式。超人的毅力、非凡的才能、過人的數學直覺,成就了歷史上最多產的偉大數學家——歐拉。通過《從歐拉的數學直覺談起》這本書,我們可以從歐拉的教學直覺,以及直覺在科學發展中所起的作用得到一些寶貴的啟示。
  • 數學名人 | 無處不在的歐拉,你真的了解什麼叫做數學大神嗎?
    敢以上帝來命名的公式,你說說有多牛掰?該公式把兩個超越數:自然對數的底e,圓周率pi,兩個單位:虛數單位 i,和自然數的單位1,以及數學裡常見的0,五個重要而基本的數學元素全部包含在內。歐拉公式將指數函數的定義域擴展到複數域,建立三角函數和指數函數的關係,被譽為「數學中的天橋」。
  • 說說立體幾何中的歐拉公式及其應用
    任意一個多面體,例如正六面體,假定它的面是用橡膠薄膜做成的。如果充以氣體,那麼它就會連續(不破裂)變形,最後可變為一個球面。像這樣,表面連續變形,可變為球面的多面體叫做簡單多面體。簡單多面體的頂點數V、稜數E及面數F有關係V+F-E=2。這就是歐拉公式。
  • 歐拉恆等式:完美的數學公式
    作為一個多產的數學家,歐拉貢獻不可估量,他提出了許多對現代數學不可或缺的概念。在歐拉的一生中,它出版了885份關於數學和其他學科的論文和書籍。即使是後來失明了,他仍然筆耕不輟。歐拉在失明之後還打趣地說:「現在我就更不會分心了。」 以勤奮著稱的歐拉,用他那驚人的記憶和心算能力彌補了視力的喪失。在歐拉一生豐碩的成果中,有一個以他名字命名的公式被譽為「上帝創造的公式」,那就是歐拉恆等式。
  • 數學之王歐拉有多強?發現最美數學公式,給圓周率取名為π
    歐拉發現世界上最美麗的公式歐拉名副其實「數學之王」,他從19歲開始發表論文,直到76歲。他那不倦的一生,共寫下了886本書籍和論文,並發現了一些新理論,其中又震驚整個數學圈的「歐拉幾何證明」,還有「世界上最美麗的公式」——歐拉公式。
  • 歐拉、佩雷爾曼,研究拓撲學的都是什麼神級天才?
    如果一個凸多面體的頂點數是v、稜數是e、面數是f,那麼它們總有這樣的關係:f+v-e=2。根據多面體的歐拉定理,可以得出這樣一個有趣的事實:只存在五種正多面體。它們是正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體、正二十面體。還有一個有意思的數學問題也和拓撲學有關,那就是四色問題。
  • 數學界鮮為人知的神祗——歐拉
    萊昂哈德·歐拉(1707年4月15日-1783年9月18日),瑞士數學家和物理學家,近代數學先驅之一。1707年歐拉生於瑞士的巴塞爾,13歲時入讀巴塞爾大學,15歲大學畢業,16歲獲碩士學位。平均每年寫出八百多頁的論文,是世界最多產的數學家,歐拉對數學的研究如此廣泛,因此在許多數學的分支中也可經常見到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。1783年9月18日於俄國彼得堡去世。歐拉的著述浩瀚,不僅包含科學創見,而且富有科學思想,他給後人留下了極其豐富的科學遺產和為科學現身的精神。
  • 數學界鮮為人知的神祗——歐拉
    萊昂哈德·歐拉(1707年4月15日-1783年9月18日),瑞士數學家和物理學家,近代數學先驅之一。1707年歐拉生於瑞士的巴塞爾,13歲時入讀巴塞爾大學,15歲大學畢業,16歲獲碩士學位。平均每年寫出八百多頁的論文,是世界最多產的數學家,歐拉對數學的研究如此廣泛,因此在許多數學的分支中也可經常見到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。1783年9月18日於俄國彼得堡去世。
  • 「數學之王」歐拉有多神,一度被懷疑是穿越者,創造出「上帝公式」
    他天縱奇才,因學術思維異想天開,一度被懷疑是穿越者;他創造出"上帝公式",成為了千百公式的鼻祖;·歐拉,是他的名字,不過人們還是習慣稱他是——"數學之王",而歐拉到底有多牛呢?與齊名的其他三位數學巨人相比,歐拉的一生並不跌宕離奇,並不富有太多的戲劇性色彩,但他可以說是所以數學學者的老師,因為幾乎每一個數學領域都可以看到歐拉的名字——幾何學歐拉線、歐拉多面體定理、歐拉立體解析幾何變換公式、歐拉函數、歐拉變分法方程……,正如法國數學家拉普拉斯所言:"他是所有人的老師"。
  • 讀讀歐拉,他是所有人的老師
    在數學及許多分支中都可以見到很多以歐拉命名的常數、公式和定理,他的工作使得數學更接近於現在的形態。他不但為數學界作出貢獻,更把數學推至幾乎整個物理的領域。此外歐拉還涉及建築學、彈道學、航海學等領域。瑞士教育與研究國務秘書Charles Kleiber曾表示:「沒有歐拉的眾多科學發現,今天的我們將過著完全不一樣的生活。」
  • 摺紙中的數學:折正多面體
    摺紙不只有很強的趣味性,摺紙中還蘊含著豐富的數學知識。接下來請欣賞一組用紙折出的正多面體。1.正四面體正四面體是由4個面、4個頂點、6條邊組成。其中4個面都是正三角形。正四面體2.正六面體正六面體由6個面、8個頂點、12條邊組成,其中6個面都是正方形,正六面體也叫正方體。