sphericity 多面体 諸量
[5,5,5] を含む 五つの正多面体 を [5,5,5] に続いて 説明したいと思っています。
しかし 正月気分で まだ 説明内容がまとまっていません。
だからと言って
ブログの先頭を 年始の挨拶に いつまでもしておくわけにはいきません。
そこで 正多面体の 主な諸量を あらためて載せておきます。
各数値は稜寸=1として算出しています。
稜寸とは 多面体を構成する正多角形の辺の長さです。
仰角の後に記した整数比は
直角を挟む 対辺 / 底辺 として その斜辺の角度が求まります。
その角度が 仰角の 近似値となります。
面芯寸の後に記した整数比は 稜寸を 1 としたときの
面芯寸 / 稜寸 つまり
面芯寸 / 1 を 近似値の整数比に変換したものです。
01 [3,3,3] 仰 角 54.735610317245345685 ( 239/169 )
02 [3,3,3,3] 仰 角 45.000000000000000000 ( 180/180 )
03 [4,4,4] 仰 角 35.264389682754654315 ( 169/239 )
04 [3,3,3,3,3] 仰 角 31.717474411461005324 ( 144/233 )
09 [5,5,5] 仰 角 20.905157447889299033 ( 089/233 )
01 [3,3,3] 面芯寸 .20412414523193150818 ( 050/245 )
02 [3,3,3,3] 面芯寸 .40824829046386301637 ( 089/218 )
03 [4,4,4] 面芯寸 .50000000000000000000 ( 125/250 )
04 [3,3,3,3,3] 面芯寸 .75576131407617073048 ( 164/217 )
09 [5,5,5] 面芯寸 1.1135163644116067352 ( 157/141 )
以下は 球形度 sphericity についてです。
V/(S*R) は その多面体が どれほど球形に近いかを表す指標のひとつです。
外接球半径 とは 頂芯寸と同じ意味で
多面体の表面の正多角形の かど と かど とが接する点と 多面体の中芯との距離です。
以下も 稜寸=1 として算出しています。
外接球半径 = R 表面積 = S 体積 = V V/(S*R)
01[3,3,3] .612372435695795 1.73205080756888 .117851130197758 .111111111111111
02[3,3,3,3] .707106781186548 3.46410161513775 .471404520791032 .192450089729875
03[4,4,4] .866025403784439 6.00000000000000 1.00000000000000 .192450089729875
04[3,3,3,3,3] .951056516295154 8.66025403784439 2.18169499062491 .264884824097255
09[5,5,5] 1.40125853844407 20.6457288070676 7.66311896062463 .264884824097255
球体 1.00000000000000 12.5663706143592 4.18879020478639 .333333333333333
2016年1月3日
18[4,6,10] BASIC sphericity 多面体 諸量
2013年8月11日に多面体の球形度をお伝えしていますが
数値だけで 計算根拠を載せていませんでした。
別々に作ったプログラムでの計算数値を比較して 正確性をチェックしていました。
その時点では 公表されている 資料が手元になく少し不安が残っていました。
先日 英語版の Wikipedia での表面積計算が Truncated icosidodecahedron
斜方切頂20・12面体 [4,6,10] で 175.031045 となっているのを発見しました。 *注
私の計算結果は174.29203034232392088 です。
また やってしまったかと思い 他の言語の Wikipedia も調べると、
ドイツ語版の数式を計算すると 私と同じ結果になりました。すこし安心しました。
不安を一掃するために もう一度計算プログラムを作ってみました。
2013年1月11日に掲載した 計算プログラムで算出した諸量をもとに
表面積計算を追加して求めています。判断を仰ぎます。
OPTION ANGLE DEGREES
OPTION BASE 0
DIM x001(10) ! 多角形の面積
DIM x002(18,6) ! 既知諸量
DIM x003$(18) ! 名称
DIM x004(18,4) ! 頂芯寸 面芯寸
FOR x=1 TO 6
READ m
LET x001(m)=0.5/TAN(180/m)*m*0.5 ! 多角形面積入力
NEXT x
FOR y=1 TO 18
FOR z=1 TO 6
READ x002(y,z) ! 数値入力
NEXT z
READ x003$(y) ! 名称入力
NEXT y
FOR p=1 TO 18
FOR q=1 TO 4
READ x004(p,q)
NEXT q
NEXT p
PRINT "名称",
PRINT " 外接球半径 = R",
PRINT " 表面積 = S ",
PRINT " 体積 = V ",
PRINT " V/(S*R)"
FOR u=1 TO 18
LET f11=x002(u,1)
LET f12=x002(u,2)
LET f13=x002(u,3)
LET f21=x002(u,4)
LET f22=x002(u,5)
LET f23=x002(u,6)
LET g10=x004(u,1)
LET g11=x004(u,2)
LET g12=x004(u,3)
LET g13=x004(u,4)
LET h01=x001(f11)*f21
LET h02=x001(f12)*f22
LET h03=x001(f13)*f23
LET i01=h01*g11
LET i02=h02*g12
LET i03=h03*g13
PRINT x003$(u),
PRINT g10,
PRINT h01+h02+h03,
PRINT (i01+i02+i03)/3,
PRINT (i01+i02+i03)/3 / ( g10 * (h01+h02+h03) )
NEXT u
DATA 3,4,5,6,8,10 ! 多角形の種類
! 角数 総数
DATA 3, 0, 0, 4, 0, 0, "01[3,3,3]"
DATA 3, 6, 0, 4, 4, 0, "06[3,6,6]"
DATA 3, 0, 0, 8, 0, 0, "02[3,3,3,3]"
DATA 4, 0, 0, 6, 0, 0, "03[4,4,4]"
DATA 3, 8, 0, 8, 6, 0, "12[3,8,8]"
DATA 3, 4, 0, 8, 6, 0, "05[3,4,3,4]"
DATA 3, 0, 0, 20, 0, 0, "04[3,3,3,3,3]"
DATA 5, 0, 0, 12, 0, 0, "09[5,5,5]"
DATA 4, 6, 0, 6, 8, 0, "10[4,6,6]"
DATA 3,10, 0, 20,12, 0, "17[3,10.10]"
DATA 3, 4, 0, 8,18, 0, "08[3,4,4,4]"
DATA 3, 5, 0, 20,12, 0, "11[3,5,3,5]"
DATA 4, 6, 8, 12, 8, 6, "15[4,6,8]"
DATA 3, 4, 0, 32, 6, 0, "07[3,3,3,3,4]"
DATA 5, 6, 0, 12,20, 0, "16[5,6,6]"
DATA 4, 6,10, 30,20,12, "18[4,6,10]"
DATA 3, 4, 5, 20,30,12, "14[3,4,5,4]"
DATA 3, 5, 0, 80,12, 0, "13[3,3,3,3,5]"
! 頂芯寸 S面芯寸 M面芯寸 L面芯寸
DATA .612372435695795, .204124145231932, 0 , 0 ! 01
DATA 1.17260393995586, 1.02062072615966, .6123724356958 , 0 ! 06
DATA .707106781186549, .408248290463865, 0 , 0 ! 02
DATA .866025403784443, .500000000000007, 0 , 0 ! 03
DATA 1.77882364566394, 1.68252198471218, 1.20710678118657, 0 ! 12
DATA 1 , .816496580927726, .707106781186547, 0 ! 05
DATA .951056516295157, .755761314076175, 0 , 0 ! 04
DATA 1.40125853844408, 1.11351636441161, 0 , 0 ! 09
DATA 1.58113883008421, 1.41421356237312, 1.22474487139162, 0 ! 10
DATA 2.96944901586351, 2.91278116659653, 2.48989828488292, 0 ! 17
DATA 1.39896632596592, 1.27427369424832, 1.20710678118656, 0 ! 08
DATA 1.6180339887499 , 1.51152262815235, 1.37638192047118, 0 ! 11
DATA 2.3176109128928 , 2.20710678118658, 2.09077027517606, 1.91421356237313 ! 15
DATA 1.34371337374461, 1.2133558000219 , 1.14261350892597, 0 ! 07
DATA 2.47801865906766, 2.32743843676637, 2.26728394222856, 0 ! 16
DATA 3.80239449985143, 3.73606797749993, 3.66854248067273, 3.44095480117809 ! 18
DATA 2.23295050941571, 2.15701985252026, 2.11803398874992, 2.06457288070678 ! 14
DATA 2.15583737511568, 2.07708965974325, 1.98091594728188, 0 ! 13
END
計算結果の諸量は 以下です 有効桁数は 13 ぐらいです。
外接球半径 = R 表面積 = S 体積 = V V/(S*R)
01 .612372435695795 1.73205080756888 .117851130197758 .111111111111111
06 1.17260393995586 12.1243556529822 2.71057599454846 .190656480332432
02 .707106781186549 3.46410161513775 .471404520791033 .192450089729876
03 .866025403784443 6 1.00000000000001 .192450089729877
12 1.77882364566394 32.4346643636149 13.5996632910746 .235714258446495
05 1 9.46410161513775 2.35702260395516 .249048742268904
04 .951056516295157 8.66025403784438 2.18169499062492 .264884824097256
09 1.40125853844408 20.6457288070676 7.66311896062467 .264884824097255
10 1.58113883008421 26.7846096908266 11.313708498985 .26714660435952
17 2.96944901586351 100.990760153102 85.0396645593756 .283572442725136
08 1.39896632596592 21.4641016151378 8.71404520791042 .290201619765406
11 1.6180339887499 29.305982844912 13.8355259362495 .291777461485733
15 2.3176109128928 61.7551724393037 41.798989873224 .292046442752428
07 1.34371337374461 19.856406460551 7.88947739997544 .295692931258246
16 2.47801865906766 72.607253034134 55.2877307581239 .307286999289469
18 3.80239449985143 174.292030342324 206.803398874998 .31204912568704
14 2.23295050941571 59.305982844912 41.6153237824984 .314250279590291
13 2.15583737511568 55.2867449584451 37.6166499627341 .315604435116589
*英語版は 計算式、数値とも変更されています。(2015年1月8日現在)
2014年7月22日
sphericity 多面体 諸量
このブログでは それぞれの多面体を 他と区別する一つのの方法として
01 から 18 までの数字をつけて順番づけをしています。
その順番づけは 多面体の中芯と一つの稜とでできる角度の大きさの順です。
別の見方をすれば 稜寸を 同じ値で統一したときの
外接球半径の小さい方から大きい方への順です。
この方法も 多面体がどれだけ球形に近いかの順番を表す簡略な示し方です。
球形度 sphericity を測る もう少し近似的な方法は
体積 / ( 面積 × 外接球半径 ) の値順にすることです。
以下にそれを表にしたものを載せておきます。稜寸=1として。
稜寸=1として 外接球半径 = R 表面積 = S
01[3,3,3] .61237243569579452455 1.7320508075688772935 Tetrahedron
06[3,6,6] 1.1726039399558573886 12.124355652982141055 Truncated Tetrahedron
02[3,3,3,3] .70710678118654752440 3.4641016151377545871 Octahedron
03[4,4,4] .86602540378443864676 6.0000000000000000000 Hexahedron
12[3,8,8] 1.7788236456639244509 32.434664363614895173 Truncated Hexahedron
05[3,4,3,4] 1.0000000000000000000 9.4641016151377545871 Cuboctahedron
04[3,3,3,3,3] .95105651629515357212 8.6602540378443864676 Icosahedron
09[5,5,5] 1.4012585384440735447 20.645728807067603073 Dodecahedron
10[4,6,6] 1.5811388300841896660 26.784609690826527522 Truncated Octahedron
17[3,10.10] 2.9694490158633984670 100.99076015310198854 Truncated Dodecahedron
08[3,4,4,4] 1.3989663259659067020 21.464101615137754587 Rhombicuboctahedron
11[3,5,3,5] 1.6180339887498948482 29.305982844911989541 Icosidodecahedron
15[4,6,8] 2.3176109128927665138 61.755172439303668108 Rhombitruncated Cuboctahedron
07[3,3,3,3,4] 1.3437133737446017013 19.856406460551018348 Snub Cube
16[5,6,6] 2.4780186590676155376 72.607253034133921879 Truncated Icosahedron
18[4,6,10] 3.8023944998512935848 174.29203034232392088 Rhombitruncated Icosidodecahedron
14[3,4,5,4] 2.2329505094156900495 59.305982844911989541 Rhombicosidodecahedron
13[3,3,3,3,5] 2.1558373751156397018 55.286744958445148944 Snub Dodecahedron
体積 = V V/(S*R)
01[3,3,3] .11785113019775792073 .11111111111111111111 正4面体
06[3,6,6] 2.7105759945484321769 .19065648033243096562 切頂4面体
02[3,3,3,3] .47140452079103168293 .19245008972987525484 正8面体
03[4,4,4] 1.0000000000000000000 .19245008972987525484 正6面体
12[3,8,8] 13.599663291074443561 .23571425844649368960 切頂6面体
05[3,4,3,4] 2.3570226039551584147 .24904874226890375670 立方8面体
04[3,3,3,3,3] 2.1816949906249123735 .26488482409725537432 正20面体
09[5,5,5] 7.6631189606246319687 .26488482409725537432 正12面体
10[4,6,6] 11.313708498984760390 .26714660435951728843 切頂8面体
17[3,10.10] 85.039664559370881555 .28357244272513111635 切頂12面体
08[3,4,4,4] 8.7140452079103168293 .29020161976540567443 斜方立方8面体
11[3,5,3,5] 13.835525936249404140 .29177746148573240569 20・12面体
15[4,6,8] 41.798989873223330683 .29204644275242737893 斜方切頂立方8面体
07[3,3,3,3,4] 7.8894773999753902065 .29569293125824584423 変形立方体
16[5,6,6] 55.287730758122739236 .30728699928946831009 切頂20面体
18[4,6,10] 206.80339887498948482 .31204912568703815221 斜方切頂20・12面体
14[3,4,5,4] 41.615323782497967065 .31425027959029074381 斜方20・12面体
13[3,3,3,3,5] 37.616649962733362976 .31560443511658907556 変形12面体
2013年8月11日