Wielościanem nazywamy figurę geometryczną
będącą sumą skończonej ilości czworościanów, przy czym dowolne dwa punkty
tej figury można połączyć łamaną leżącą w tej figurze. Czworościany na które
można rozłożyć wielościan stanowią jego triangulację. Każdy wielościan można
poddać triangulacji. Jeśli wszystkie ściany wielościanu są wielokątami foremnymi
(niekoniecznie przystającymi) a wierzchołki są przystające, wówczas takie
wielościany nazywać będziemy wielościanami
jednorodnymi (w jęz. ang. uniform polyhedra). Wielościany,
których wszystkie ściany są wielokątami foremnymi przystającymi do siebie
a naroża są foremnymi kątami bryłowymi nazywamy wielościanami
foremnymi (w jęz. ang. regular polyhedra). Oczywiście wielościany
foremne są również jednorodne. Znanych jest
18 wypukłych
wielościanów jednorodnych, mianowicie
5 wielościanów
platońskich i 13 wielościanów
archimedesowskich.
Wielościany platońskie:
-
|

czworościan for. |

ośmiościan for. |

sześcian |

dwunastościan for.
|

dwudziestościan for. |
Wielościany archimedesowskie:
Powstają one z wielościanów foremnych przez
obcięcie płaszczyzną ich naroży. Tym sposobem w ich narożach powstają
wielokąty foremne, nadając wielościanowi ponownie charakter jednolitości.
Ilość krawędzi w ścianie wielokąta ściętego jest dwukrotnie większa, niż
ilość krawędzi ściany wielościanu bazowego, z którego powstał. Jeśli
płaszczyzny przecięć stykają się ze sobą w środku każdej krawędzi, wówczas
ściany nowoutworzonego wielościanu są tego samego rodzaju,
co ściany wielościanu bazowego. Gdy przykładowo odetniemy naroża sześcianu
do połowy jego krawędzi, to ścięcia będą trójkątami równobocznymi, ale
pozostałe ściany dalej będą kwadratami. Wielościany archimedesowskie można
podzielić według klas ich symetrii. Można zauważyć, że nazewnictwo i
pochodzenie tych samych wielościanów jest bardzo podobne
w klasie symetrii sześcienno-ośmiosciennej i
dwunasto-dwudziestościennej . Odpowiednikiem sześcianu jest dwunastościan, a
ośmiościanu - dwudziestościan.
- a/ grupa symetrii czworościennej
|

czworościan ścięty |
b/
grupa symetrii sześcienno - ośmiościennej
-
|

sześcioośmiościan |

ośmiościan ścięty |

sześcian ścięty |

sześcioośmiościan rombowy |

sześcioośmiościan ścięty |

sześcian przycięty |
c/ grupa symetrii dwunasto -
dwudziestościennej
-
|

dwudziestodwunastościan |

dwudziestościan ścięty |

dwunastościan ścięty |

dwudziestodwunastościan rombowy |

dwudziestodwunastościan ścięty |

dwunastościan przycięty |
Istnieją również dwie rodziny wielościanów zwanych
pryzmami i antypryzmami. Powstają one na
bazie dwóch równoległych ścian będących n-kątem foremnym przez połączenie
ich wierzchołków krawędziami. Takie bryły można tworzyć w nieskończoność.
Każda bryła istnieje dla dowolnego foremnego n-kąta (n=3,4,...).
Pryzma i antypryzma:
-
|

pryzma pięciokątna |

antypryzma pięciokątna |
Jeśli odrzucimy warunek wypukłości wielościanów, wówczas możemy
otrzymać więcej wielościanów jednolitych. Po pierwsze, ich ściany nie
muszą być już wielokątami wypukłymi. Zamiast np. pięciokąta foremnego
możemy przyjąć pięciokątną gwiazdę (pentagram). Tym sposobem do naszych
wielościanów dodamy jeszcze 4 wielościany
Keplera-Poinsota.
Wielościany
Keplera-Poinsota:
Wielościany te
podnoszą liczbę wielościanów foremnych do dziewięciu. Są one wklęsłe ale
spełniają warunek foremności. Ich ściany są wielokątami foremnymi wklęsłymi
opartymi na pięciokacie.
-

dwunastościan gwiaździsty mały |

dwunastościan wielki |

dwunastościan gwiaździsty wielki |

dwudziestościan wielki |
WIELOŚCIANY JEDNORODNE WKLĘSŁE
Interesująco przedstawiają się wielościany wklęsłe
zbudowane na bazie wielościanów archimedesowskich. Podzielimy je również na
klasy symetrii.
- a/ grupa symetrii czworościennej
|

ośmio-ośmiościan wklęsły |

czworo-sześciościan wklęsły |
b/
grupa symetrii sześcienno - ośmiościennej
|

sześcioośmiościan mały |

sześcioośmiościan ścięty sześciennie |

sześcioośmiościan wklęsły |

sześcioośmiościan rombowy ścięty |

sześcioośmiościan rombowy wielki |
-
|

mały sześciościan rombowy |

sześcioośmiościan ścięty |

sześcioośmiościan
wielki ścięty |

sześciościan wielki rombowy |
c/ grupa symetrii dwunasto -
dwudziestościennej
-
|

mały potrójny
dwudziesto-dwunastościan |

mały dwudziesto-dwudziesto-
dwunastościan |

mały
dwudziesto-dwudziesto- dwunastościan przycięty |

mały dwunasto-dwudziesto-dwunastościan
|

dwunastościan ścięty wielki |

dwunasto-dwunastościan rombowy |
|
-
|

dwunastościan rombowy mały |

dwunasto-dwunastościan przycięty |

dwunasto-dwunastościan
potrójny |

wielki potrójny dwunasto-dwudziesto-dwunastościan |

mały potrójny dwunasto-dwudziesto-dwunastościan |

dwudziesto-dwunasto-dwunastościan |
|
-

dwunasto-dwunastościan
ścięty dwudziestościennie |

dwunasto-dwunastościan |

wielki potrójny dwudziesto-
dwunastościan |

wielki
dwudziesto-dwudziesto- dwunastościan |

mały dwudziesto-dwunastościan wklęsły |

dwunasto-dwudziestościan mały |
|
-

dwunasto-dwunastościan
wklęsły mały |

dwudziestościan ścięty
wielki |

dwudziestościan rombowy |

dwudziesto- dwunastościan przycięty
wielki |

dwunastościan gwiaździsty ścięty mały |
|

dwunasto-dwunastościan
ścięty |

dwunasto-
dwunastościan przycięty odwrócony |

dwunasto-dwudziestościan wielki wklęsły |

dwunasto-dwudziestościan wklęsły mały |

dwunasto-dwudziestościan wielki |

dwunastodwudziesto-dwunastościan przycięty wielki |
|
-
|

dwunasto-dwudziestościan
wklęsły wielki |

dwunastościan
gwiaździsty ścięty wielki |

dwudziesto-dwunastościan rombowy wielki |

dwudziesto-dwunastościan ścięty wielki |

dwudziesto dwunastościan przycięty odwrócony
wielki |

dwunasto-dwunastościan wklęsły wielki |
|
-
|

dwudziesto-dwunastościan wklęsły wielki |

dwudziesto-dwunastościan przycięty mały
|

dwunastościan rombowy wielki |

dwudziesto-dwunastościan przycięty wielki |

dwudziesto- dwunastościan podwójny rombowy wielki |
Ścięte bryły Keplera-Poinsota:
-
-
-
|

dwunasto-dwunastościan |

dwudziesto-dwunastościan wielki |
trzydziestościan gwiaździsty mały |
trzydziestościan gwiaździsty wielki
|
Oprócz tych niemal osiemdziesięciu do niedawna
klasycznych wielościanów zaliczamy obecnie całe klasy innych
wielościanów, np.: deltościany, kompozycje wielościanów, wielościany
Watermana, Johnsona, rodziny stelacji wielościanów itp. Omówione są
one w dziale "wielościany inne".
Powrót
opracował B.P. na podstawie strony www.mathconsult.meader.ch dr.
Romana Meadera z
Szwajcarii. |