祈灵工具箱

🧊多面体 3D 展示 - 柏拉图与阿基米德立体、展开图打印

立体几何课上讲的正多面体,用这个工具可以拿在“手里”转着看。内置 5 种柏拉图立体(正四、六、八、十二、二十面体)、全部 13 种阿基米德立体(截角四面体、立方八面体、截角二十面体足球、扭棱立方体、扭棱十二面体等),以及底面边数可调的正棱柱、反棱柱、正棱锥和双棱锥。拖动旋转、滚轮缩放,可切换实体、线框、半透明三种显示,面按边数着色。旁边实时给出顶点数 V、棱数 E、面数 F 和欧拉公式 V − E + F = 2 的验证,面的组成(如 8 个三角形 + 6 个正方形)与顶点构型(如 3.4.3.4)。截角滑块能连续地把立方体削成截角立方体、再削成立方八面体,一键跳到“均匀截角”和“截半”;“对偶”开关用关于棱切球的极倒易把立方体变成正八面体、十二面体变成二十面体、阿基米德立体变成卡塔兰立体。输入棱长 a 即可算表面积、体积和外接球半径,正多面体还给出精确公式。展开功能会自动找一种互不重叠的展开方式,播放从立体摊平成平面的动画;平面展开图可按毫米指定棱长,带粘合边,导出 SVG 或 A4 PDF,打印剪下就能折出纸模型。所有计算在浏览器本地完成。

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如何使用多面体展示

  1. 1从下拉框选择多面体,棱柱类可调底面边数 n
  2. 2拖动旋转,切换实体/线框/半透明,调截角滑块或打开对偶
  3. 3查看 V、E、F 与欧拉公式,输入棱长计算表面积和体积
  4. 4播放展开动画,或切到平面展开图设置打印棱长,下载 SVG/PDF

常见问题

为什么正多面体只有 5 种?
正多面体每个顶点至少有 3 个全等正多边形相交,且这些面角之和必须小于 360°,否则无法凸起来。正三角形(60°)可以 3、4、5 个相交,得到正四、八、二十面体;正方形(90°)只能 3 个,得到立方体;正五边形(108°)只能 3 个,得到正十二面体;正六边形 3 个就恰好 360°,铺成平面。所以只有 5 种。
欧拉公式 V − E + F = 2 对所有多面体都成立吗?
对所有凸多面体(以及任何与球面同胚、没有洞的多面体)都成立。比如立方体 8 − 12 + 6 = 2,足球(截角二十面体)60 − 90 + 32 = 2。工具里每种立体、截角和对偶后的形状都会实时验证。带洞的多面体(如“相框”形)结果是 0,不再是 2。
截角和截半有什么区别?
截角是从每个顶点沿棱削去一小段,原来的顶点变成新的小面:立方体削到新棱和剩余旧棱等长时就是截角立方体(3.8.8)。继续削到每条棱的中点,相邻截口连在一起,旧棱完全消失,这就是截半,立方体截半得到立方八面体(3.4.3.4)。滑块从 0 拖到 0.5 可以连续看到整个过程。
打印出来的展开图怎么做成模型?
设置想要的棱长(毫米),下载 PDF 用 A4 纸 100% 原尺寸打印(不要选“适合页面”)。沿实线剪下,沿虚线折出折痕,在灰色粘合边上涂胶,粘到对应的棱背面。较大的阿基米德立体展开图可能超出 A4,PDF 会自动缩小并提示比例,个别粘合边若与其它部分重叠,剪的时候修窄一点即可。