正八面体

一种正多面体

正八面体,一种 正多面体 ,也是一种正轴体,面为8个 等边三角形 ,八面体的对角面为正方形,共三个,并且两两垂直。交线同样两两垂直。 二面角 为109°28′ 16. 3″。

正八面体每四条棱可以成为一个正方形,共有三个独立的正方形。

性质

顶点数目:6

边数目:12

面数目:8

当边长为a时:

表面积:

体积:

外接球 半径: (外接球即过正 八面体 各顶点的球)

内切球 半径:  (内切球即与正八面体各面相切的球)

中国交建 球半径: (中交球即过正八面体各边 中点 的球)

基本信息

正八面体是五种 正多面体 的第三种,是三维的正轴体,有6个顶点、12条边和8个面。它由八个 等边三角形 构成,也可以看做上、下两个正方椎体黏合而成,每个正方椎体由四个三角形与一个正方形组成。 正八面体的 对偶多面体 是 立方体 。

正八面体内嵌在立方体中时,6个顶点分别位于立方体的面心:

正八面体体积 : 立方体体积

坐标系

以棱长为 的正八面体的 几何中心 作为原点,将正八面体的 对角线 作为x,y,z轴建立三维直角 坐标系 (正八面体的3条对角线两两 正交 ,这也是正八面体被叫做“正轴形”的原因),则我们能将正八面体的顶点坐标记为

( ±1, 0, 0 )

( 0, ±1, 0 )

( 0, 0, ±1 )

正八面体表面 方程 为:

更一般的,如果正八面体的对角线平行于坐标轴,中心为( ), 外接圆 半径为r(棱长为 ),则正八面体表面方程为:

如果中心在原点的正 八面体 被拉长,成为菱形体,则更一般的八面体方程为

其内接于椭球体

表面积S和体积V为:

它的 惯性 张量 I 是:

当 时, 菱形 体为上述正八面体。

正交投影

正八面体可以以多种不同的方向被正交投影到二维平面,以下表格展示了几种特殊的投影:

质

对称性

正八面体作为3维的正轴体 正多面体 ,自身拥有较高的对称性,它的所有面都是不可区分的。可是我们也可以想象将正八面体的面“涂上”不同的“颜色”,使它其的不同面拥有不同的“几何意义”,使正八面体拥有不同的对称性。正 八面体 的 对称群 是 (正八面体群),是三维的超正八面体群。在此对称性下,正八面体的所有面都带有相同对“颜色”,对称性最高,群阶48。该群的 子群 体现了正八面体更低的对称性: (群阶24),截半 正四面体 的对称群; (群阶12), 三角反棱柱 的对称群; (群阶16),四角双 棱锥 (正四棱柱的 对联 )的对称群; (群阶8),三维长菱体(三维长方体的对偶)的对称群。

对偶性

正八面体的 对偶多面体 是 立方体 。

当正 八面体 在立方体之内:

正八面体体积: 立方体体积

历史

柏拉图 认为正八面体介于 正四面体 (火)和正 二十面体 (水)之间,因此认为它代表的元素是空气。