二面體

{{Geometric Shape Example
|shape class=二面體
|Henagonal dihedron.png|name=一角形二面體
|Torus_square_tiling_2x1.png|name2=環形二面體{4,4}1,1
|Spherical henagonal pyramid.svg|name3=一角錐
|Spherical digonal hosohedron.svg|name4=二面形
}}
在幾何學中,二面體是指由2個面組成的多面體,但由於三維空間中的多面體至少要具有4個面,因此少於四個面的多面體只能是退化的,換句話說,小於4個面的多面體無法具有非零的體積。二面體中最常見的就是多邊形二面體,即由兩個全等的平面圖型封閉出的零體積空間所形成的退化多面體。最簡單的二面體是一種球面鑲嵌:一角形二面體,它的對偶是一面形。另外二面體也可以以或正則地區圖的形式存在。

二面體中不存在任何柱體,因為如果柱體要僅有兩個面,代表其不存在側面,而這樣的立體就不是柱體了。

常見的二面體
平面圖形
任何平面圖形都可以視為一個二面體,並且屬於二面體群。

若將一封閉的平面圖形放置於三維空間也可以視為一個二面體,如多邊形二面體。他們皆屬於二面體群,是的基本域。

球面鑲嵌
二面體可以以球面鑲嵌的方式存在,最簡單的例子是二面形。

二面形
一個二面形,是一種由二個鑲嵌在球體上的球弓形組成的多面形,施萊夫利符號中利用{2,2}來表示,該符號表達了二面形的結構——每個頂點都是2個二角形的公共頂點。

一角形二面體
一角形二面體,又稱為雙一角形(dimonogon

在球面幾何學中,一角形二面體是一個球面上的一個圓上任一頂點。這形成了一個二面體,施萊夫利符號中利用{1,2}來表示,與的兩個半球形一角形面,共用一個360°的邊和一個頂點。它的對偶是一面形,施萊夫利符號中利用{2,1}來表示,具有一個二角形面(一個完整的360°弓形),一個180°的邊緣,和兩個頂點,因此屬於一面體。

一角形二面體可以截角為三面形。

一角錐
一角錐是指底面為一角形的錐體,由於其底面為一角形,因此在歐幾里得空間中,其已經退化無法擁有體積。在球面幾何學中,其可以作為球面鑲嵌,此時的一角錐由1個球面一角形和1個球面三角形構成。這種一角錐共有2個面、2條邊和2個頂點。一角錐的對偶多面體同樣是一角錐,因此是一種自身對偶的多面體。

雙一角錐
雙一角錐是以一角形為底的雙錐體,為一角柱的對偶多面體。由於其以一角形為底,因此在歐幾里得空間中,其已經退化無法擁有體積。在球面幾何學中,其可以作為球面鑲嵌,這種雙一角錐由2個面、3條邊和3個頂點組成,其兩個面都是三角形,但拓撲結構與三角形二面體不同,其中的兩個頂點為對蹠點,剩下的一個頂點位於赤道面上連結與對蹠點相連的兩條邊。雙一角錐的對偶多面體為一角柱。

環形多面體
部分的環形多面體也是二面體,例如{4,4}1,1是一種環形二面體{{#tag:ref|Coxeter 1980 , 8.3 Maps of type {4,4} on a torus.}},為環面上的兩個四邊形面共用2個頂點和4條邊;以及{3,6}1,0也是一種環面二面體,為環面上兩個三角形共用一個頂點和三條邊。

正則地區圖
部分的正則地區圖由兩個面組成,可以視為二面體的一種,例如虧格為2的二面正則地區圖有S2:{8,4}、S2:{6,6}和S2:{5,10}。其中S2:{8,4}為由兩個八邊形面共用4個頂點和8條邊
|S3:{12,4}
|{12,4}6
|6||12||2
|十二邊形
|四邊形(4個十二邊形的公共頂點)
|六邊形
|S3:{4,12}(6個面)
|-
|S3:{8,8}4
|{8,8}4
|rowspan=2|2
|rowspan=2|8
|rowspan=2|2
|rowspan=2|八邊形
|rowspan=2|八邊形(8個八邊形的公共頂點)
|四邊形
|rowspan=2|自身對偶
|-
|S3:{8,8}2
|{8,8}2
|二角形
|-
|S3:{7,14}
|{7,14}2
|1||7||2
|七邊形
|十四邊形(14個七邊形的公共頂點)
|二角形
|S3:{14,7}(1個面)
|-
!rowspan=4|4
|S4:{16,4}
|{16,4}16
|8||16||2
|十六邊形
|四邊形(4個十六邊形的公共頂點)
|十六角形
|S4:{4,16}(8個面)
|-
|S4:{12,6}
|{12,6}4
|4||12||2
|十二邊形
|六邊形(6個十二邊形的公共頂點)
|四邊形
|S4:{6,12}(4個面)
|-
|S4:{10,10}
|{10,10}2
|2||10||2
|十邊形
|十邊形(10個十邊形的公共頂點)
|二角形
|自身對偶
|-
|S4:{9,18}
|{9,18}2
|1||9||2
|九邊形
|十八邊形(18個九邊形的公共頂點)
|二角形
|S4:{18,9}(1個面)
|}

圓錐
在不嚴謹的情況下,圓錐也能算是一種二面體,因為它可以看做是只有兩個面的幾何體,由一曲面(側面)和一圓形平面(底面)所組成。

二面體列表
參見
*二角形
*多面形
*多邊形

參考文獻

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