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삼방사면체

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1. 개요

삼방사면체는 데카르트 좌표로 표현되는 8개의 꼭짓점을 가진 다면체이다. 이 도형은 테타르토이드의 변형을 통해 얻을 수 있으며, 직교 투영 시 다양한 형태를 보인다. 삼각 뿔꼴 정사면체는 5-세포체의 전개도를 나타내며, 직각 이등변삼각형으로 구성될 경우 정육면체를 형성한다. 삼방사면체는 밀러의 규칙에 의해 허용되는 13개의 별붙이 중 하나이며, 관련 다면체 및 타일링과의 연관성을 갖는다. 또한, 삼각사면체를 구성하는 이등변삼각형의 각도와 변의 비율에 대한 정보를 제공한다.

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삼방사면체
개요
삼각첨가 사면체
삼각첨가 사면체
종류카탈란 입체, 십이면체
면의 수12
면의 종류이등변삼각형의 일종
면의 이미지 파일DU02 facets.png
변의 수18
꼭짓점의 수8
대칭군Td
쌍대깎은 사면체
성질볼록 집합
전개도 이미지 파일Triakistetrahedron net.png
영어 명칭triakis tetrahedron
치수
면의 길이 비율 (짧은 변/긴 변)sfrac|3|5
면의 길이 비율 (긴 변/짧은 변)sfrac|5|3
관련 링크
계산기삼각첨가 사면체 - 기하 계산기

2. 데카르트 좌표

원점을 중심으로 하는 삼방사면체의 8개 꼭짓점에 대한 데카르트 좌표는 다음과 같다.


  • 마이너스 부호가 짝수인 점 (±5/3, ±5/3, ±5/3)
  • 마이너스 부호가 홀수인 점 (±1, ±1, ±1)


더 자세하게 나타내면 다음과 같다.

  • (5/3, 5/3, 5/3), (5/3, −5/3, −5/3), (−5/3, 5/3, −5/3), (−5/3, −5/3, 5/3)
  • (−1, 1, 1), (1, −1, 1), (1, 1, −1), (−1, −1, −1)


이 삼방사면체의 짧은 모서리의 길이는 2√2이다.

3. 테타르토이드 대칭

삼각사면체는 테타르토이드의 퇴화된 극한으로 만들 수 있다.

테타르토이드 변형 예시
테타르토이드 10%
테타르토이드 20%
테타르토이드 30%
테타르토이드 60%
테타르토이드 80%
테타르토이드 95%
테타르토이드 100% (삼각사면체)


4. 직교 투영

삼각사면체를 여러 방향에서 직교 투영하면 다음과 같은 형태를 얻을 수 있다.

삼각사면체의 직교 투영
중심점짧은 모서리꼭짓점긴 모서리
삼각
사면체
(쌍대)
깎은
사면체
투영
대칭
[1][3][4]



직교 투영 (입체)
삼각
사면체
(쌍대
화합물)
(쌍대)
깎은
사면체
투영
대칭
[1][2][3]


5. 변형

삼각 뿔꼴 정사면체는 정다포체인 5-세포체의 전개도를 나타낸다.

5-세포체의 전개도


만약 삼각형이 직각 이등변 삼각형이라면, 면은 공면적이 되어 정육면체를 형성한다. 이것은 사면체의 6개 모서리를 정육면체 내부에 추가하여 볼 수 있다.

정육면체 내부의 능형 이면각뿔


모듈러 종이접기에서 이것은 6개의 소노베 모듈을 연결하여 삼각 뿔꼴 사면체를 만드는 결과이다.

6. 별모양화

삼방사면체의 별모양화


이 손대칭 도형은 밀러의 규칙에 의해 허용되는 13개의 별모양화 중 하나이다.

7. 관련 다면체

삼각사면체는 정사면체를 기본 형태로 하여 각 면에 각뿔을 추가하여 만들 수 있다. 정육면체의 각 면에 각뿔을 추가하여 조금 더 높이 들어 올린 형태로도 만들 수 있다. 절단된 사면체와 삼각사면체로 복합 다면체를 만들 수도 있다.

정사면체 (기본 형태)


정육면체 (조금 더 높이 들어올림)

7. 1. 관련 타일링

삼각사면체는 면-추이 도형으로 (*n32) 반사 대칭을 가지며, 쌍곡 평면으로 확장되는 다면체와 타일링 시퀀스의 일부이다.

잘린 타일링의 *n*32 대칭 변형
대칭
*n32
[n,3]
구면유클리드조밀한 쌍곡선파라코.비조밀 쌍곡선
*232
[2,3]
*332
[3,3]
*432
[4,3]
*532
[5,3]
*632
[6,3]
*732
[7,3]
*832
[8,3]...
*∞32
[∞,3]
[12i,3][9i,3]
삼각육면체
도형
구성V3.4.4V3.6.6V3.8.8V3.10.10V3.12.12V3.14.14V3.16.16V3.∞.∞


8. 성질

삼각사면체를 구성하는 이등변삼각형의 꼭지각은 약 112.89°, 밑각은 약 33.56°이다. 짧은 변과 긴 변의 비율은 3:5이다.

구체적으로, 둔각은 arccos(-7/18) ≈ 112.88538047616°, 예각은 arccos(5/6) ≈ 33.55730976192°이다.

참조

[1] 서적 Symmetries of things
[2] 웹사이트 Triakis Tetrahedron - Geometry Calculator https://rechneronlin[...]



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