Steffen可活动多面体
icon2 Brain Storm | icon4 2008-11-17 0:40| icon315 Comments | 本文内容遵从CC版权协议 转载请注明出自matrix67.com

    大家都知道,三角形具有稳定性。如果你把三根木条钉成一个三角形,则这几根木条是不能活动的。这是因为,根据三角形的SSS全等判定法则,两个三角形的三边长对应相等,则这两个三角形一定全等。但四边形就不是了,用四根一样长的木条钉成一个正方形,握着相对的两个角往两边一拉,正方形就变成菱形了。不知道大家想过没有,类比到三维空间中,多面体的稳定性又是怎样的呢?
    Cauchy定理指出,如果两个凸多面体对应的面全等,那么这两个多面体全等。这告诉我们,任何一个凸多面体一定都是不可活动的。在Cauchy定理中,“凸多面体”这一条件是必需的。如果允许凹的多面体存在,对应面相等但整个多面体不全等的形状可以很轻易地构造出来。例如,想象立方体的某个面中心有一个小金字塔,这个金字塔既可以是向外凸的(就像表面上的一根刺),也可以是向内凹的(表面上的一个坑);这是两个截然不同的多面体,但它们的对应面都是相等的。不过,这与我们的稳定性并没有关系,因为它并不是做连续的变形,而是直接一下就“跳”过来了。
    很长一段时间,人们曾经猜想,不存在可以做出连续变形且保持所有面不变的“可活动多面体”(Flexible Polyhedron)。1978年,Connelly找到了第一个反例。他给出了一个由18个面组成的可活动多面体。


   
    Proofs from THE BOOK的第12章给出了Cauchy定理的一个非常精巧的证明,并在这一章末尾给出了一个更加简单的可活动多面体(上图),它是由Klaus Steffen构造出来的,只含有14个面和9个顶点,现在已经证明是“最简单”的可活动多面体。如果你按图中所标注的比例裁剪一张展开图,拼接成一个多面体的话,你可以捏着它的一条棱拽来拽去的玩。

 
  

    你猜怎么着?我还就真做了一个!我把这个pdf文件打印在了一张稍微硬一点的纸上,然后按图示粘贴成了一个可活动的多面体。标了黑线的地方应该往外折,蓝线则应该往内折。做好后捏在手里玩了一下,嘿,还真他妈的可以动!

15 条回复

  • 楼层: 沙发 | | 闲耘 说:

    沙发。

  • 楼层: 板凳 | | manson 说:

    我也做成一个

  • 楼层: 地毯 | | sqybi 说:

    强悍...没打印机的飘过...

  • 楼层: 地板 | | welco 说:

    这是谁的手

  • 楼层: 地下室 | | 8皮 说:

    对数学这么感兴趣,在中文系?----8皮 from PKU SMS 05

  • 楼层: 地基 | | 燕仰 说:

    哈~~手手好可爱~~

  • 楼层: 地壳 | | 你当我是浮誇吧 说:

    nice hand

  • 楼层: 地幔 | | hetong_007 说:

    ORZ地基

  • 楼层: 地核 | | Phil 说:

    Proofs from THE BOOK 你在哪买的啊?

  • 楼层: 10楼 | | Zerosnut 说:

    这该怎样证明?

  • 楼层: 11楼 | | Kebe 说:

    做好后捏在手里玩了一下,嘿,还真他妈的可以动!

  • 楼层: 12楼 | | 凌晨海风 说:

    感觉是纸在变形啊。
    什么时候用铁板销一个,看能不能动。

  • 楼层: 12a楼 | | R 说:

    非常兴奋地发现……M67同学的本本跟我的一模一样……

  • 楼层: 14楼 | | skyiv 说:

    楼层: 地核 | 2008-11-17 23:10 | Phil 说:
    Proofs from THE BOOK 你在哪买的啊?

    http://www.amazon.cn/mn/detailApp?ref=YA&uid=168-5304179-1055416&prodid=zjbk481780

  • 楼层: 15楼 | | 说:

    大牛 Google 一下 kaleidocycles
    wiki 没有

    跟你这个有点像,又有点不一样

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