마름모십이이십면체
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1. 개요
마름모십이이십면체는 1618년 요하네스 케플러가 명명한 다면체로, 정십이면체 또는 정이십면체를 확장하여 얻을 수 있다. 겉넓이와 부피는 변의 길이에 대한 식으로 표현되며, 외접구의 반지름도 계산 가능하다. 정이십면체의 면을 이동시켜 정사각형 구멍을 메우거나, 정육면체의 면을 이동시켜 오각형과 삼각형 구멍을 메우는 방식으로 만들 수 있다. 이륜쌍원형로툰다의 면 패치와 정렬될 수 있으며, 작은 별모양 깎은 십이면체 등과 꼭짓점 배치를 공유한다. 또한, 지오데식 돔 제작에 사용되는 조메툴 키트의 "확장된" 형태로도 나타난다. 마름모십이이십면체와 관련된 존슨의 다면체는 12개이며, 그 중 일부는 회전 또는 깎아서 얻을 수 있다. 마름모십이이십면체 그래프는 이 다면체의 꼭짓점과 변으로 구성된 그래프이다.
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마름모십이이십면체 | |
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기본 정보 | |
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종류 | 반정다면체 |
면의 수 | 62 |
면의 종류 | 정삼각형: 20 정사각형: 30 정오각형: 12 |
변의 수 | 120 |
꼭짓점의 수 | 60 |
꼭짓점 배열 | 3, 4, 5, 4 (정삼각형 1개, 정사각형 2개, 정오각형 1개가 3, 4, 5, 4 순서로 만남) |
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슐레플리 기호 | rr{5, 3} rsr{3, 3} |
위소프 기호 | 3 5 | 2 |
대칭군 | Ih |
쌍대다면체 | 육십각뿔기둥 |
성질 | 볼록 집합 |
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이름 | |
영어 | rhombicosidodecahedron small rhombicosidodecahedron |
다른 이름 | chamfered dodecahedron (깎은 십이면체) truncated rhombic triacontahedron (깎은 마름모삼십면체) |
2. 명칭
요하네스 케플러는 1618년 저서 《우주의 조화》(Harmonices Mundi)에서 이 다면체를 '마름모십이이십면체'(rhombicosidodecahedronla)라고 명명했는데, 이는 '잘린 이십이십이면체 마름모'(truncated icosidodecahedral rhombusla)의 약자이다. 여기서 '이십이십이면체 마름모'는 그가 마름모 삼십면체에 붙인 이름이다.[1][2]
한 변의 길이가 ''a''인 마름모십이이십면체의 겉넓이(A)와 부피(V)는 다음과 같다.
3. 성질
:
원점을 중심으로 하고 한 변의 길이가 2인 마름모십이이십면체의 꼭짓점 데카르트 좌표는 다음 값들의 짝순열이다.[3]
이때 는 황금비이다. 따라서 한 변의 길이가 2일 때 이 마름모십이이십면체의 외접반지름은 원점으로부터 각 꼭짓점까지의 공통 거리이며, 그 값은 이다. 한 변의 길이가 1일 경우 외접반지름 R은 절반이 되어 다음과 같다.
:
마름모십이이십면체는 정십이면체나 정이십면체를 확장하여 만들 수 있다. 또한, 좀 바이러스의 노드는 이 입체의 정사각형 면을 직사각형으로 변형시킨 형태를 하고 있다. 이 입체에서 정오각뿔 기둥을 최대 3개까지 분리해낼 수 있다.
4. 기하학적 관계
정이십면체의 면을 원점에서 적절한 거리만큼 이동시키되 면의 방향이나 크기는 변경하지 않고, 그 결과로 생기는 정사각형 구멍을 메우면 마름모십이이십면체를 얻을 수 있다. 이 방식은 정이십면체와 같은 수의 삼각형 면과 십이이십면체와 같은 수의 오각형 면을 가지며, 각 모서리에는 정사각형 면이 하나씩 추가되는 결과를 낳는다.
다른 방법으로는, 다섯 개의 정육면체 각 면을 원점에서 적절한 거리만큼 이동시키고, 면의 방향이나 크기를 유지한 채 서로 72°씩 회전시켜 같은 거리에 배치한 다음, 그 결과로 생기는 오각형과 삼각형 구멍을 메워 마름모십이이십면체를 만들 수 있다. 이 경우, 다섯 개의 정육면체와 동일한 수의 정사각형 면을 갖게 된다.
이륜쌍원형로툰다의 두 면 묶음, 즉 "루네"(각 "루네"는 한 정사각형의 양쪽 반대편에 인접한 두 개의 삼각형 면을 가짐)는 마름모십이이십면체의 합동인 면 패치와 정렬될 수 있다. 만약 두 개의 이륜쌍원형로툰다를 마름모십이이십면체의 서로 반대편에서 이렇게 정렬하면, 정육면체 하나를 마름모십이이십면체 중심에 있는 두 이륜쌍원형로툰다 사이에 정확히 위치시킬 수 있다.
마름모십이이십면체는 작은 별모양 깎은 십이면체 및 여섯 개 또는 열두 개의 오각별기둥으로 구성된 균일한 복합 다면체와 동일한 꼭짓점 배열을 공유한다.
지오데식 돔이나 다른 다면체를 제작하는 데 사용되는 조메툴 키트에는 슬롯이 있는 공 모양의 커넥터가 포함된다. 이 공은 마름모십이이십면체의 정사각형 면이 직사각형으로 확장된 형태인데, 이 확장은 결과적으로 생기는 직사각형이 황금 직사각형이 되도록 정해진다.
총 92개의 존슨의 다면체 중 12개는 마름모십이이십면체로부터 파생된다. 이 중 4개는 하나 이상의 오각뿔을 회전시켜 얻을 수 있으며, 각각 자이로 마름모십이이십면체, 준쌍자이로 마름모십이이십면체, 메타쌍자이로 마름모십이이십면체, 삼자이로 마름모십이이십면체이다. 나머지 8개는 최대 세 개의 뿔(cupola)을 제거하고, 때로는 남은 뿔 중 하나 이상을 회전시키는 방식으로 구성된다.
4. 1. 직교 투영
마름모십이이십면체는 꼭짓점, 두 종류의 모서리(3-4, 5-4), 세 종류의 면(삼각형, 정사각형, 오각형)에 중심을 둔 6개의 특수한 직교 투영을 갖는다. 이 중 삼각형과 오각형 면 중심 투영은 각각 A2 와 H2 콕서터 평면에 해당한다.중심 | 꼭짓점 | 모서리 3-4 | 모서리 5-4 | 면 정사각형 | 면 삼각형 | 면 오각형 |
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입체 | ]]|]]|]]|]] | -- | -- | -- | ]] | ]] |
와이어프레임 | ]] | ]] | ]] | ]] | ]] | ]] |
사영 대칭 | [2] | [2] | [2] | [2] | [6] | [10] |
쌍대 이미지 | ]] | ]] | ]] | ]] | ]] | ]] |
4. 2. 구면 타일링
마름모십이이십면체는 구면 타일링으로도 나타낼 수 있으며, 정사영법을 통해 평면에 투영될 수 있다. 이 투영은 등각사상으로, 각도는 보존하지만 면적이나 길이는 보존하지 않는다. 구면 위의 직선은 평면에서 원호로 투영된다.정사영 | 정사영법 투영 |
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5. 관련 다면체
마름모십이이십면체는 다음과 같은 다면체들과 관련이 있다.
5. 1. 대칭성 변형
이 다면체는 꼭짓점 도형 (3.4.n.4)을 가지는 깎은 다면체의 시퀀스의 일부로 위상학적으로 관련되어 있으며, 이는 쌍곡 평면의 타일링으로 이어진다. 이 꼭짓점 추이 도형은 (*n32) 반사 오비폴드 표기법 대칭을 갖는다.5. 2. 존슨의 다면체
마름모십이이십면체와 관련된 존슨의 다면체는 12개가 있으며, 이들은 마름모십이이십면체의 일부(오각뿔)를 깎아내거나 회전시켜서 얻을 수 있다.다면체 | J 번호 | 이미지 |
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오각뿔 | J5 | -- |
깎은 마름모십이이십면체 | J76 | -- |
평행 이중 깎은 마름모십이이십면체 | J80 | -- |
메타 이중 깎은 마름모십이이십면체 | J81 | -- |
삼중 깎은 마름모십이이십면체 | J83 | -- |
다면체 | J 번호 | 이미지 |
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회전 마름모십이이십면체 (자이로 마름모십이이십면체) | J72 | -- |
평행 이중 회전 마름모십이이십면체 (준쌍자이로 마름모십이이십면체) | J73 | -- |
메타 이중 회전 마름모십이이십면체 (메타쌍자이로 마름모십이이십면체) | J74 | -- |
삼중 회전 마름모십이이십면체 (삼자이로 마름모십이이십면체) | J75 | -- |
평행 회전 깎은 마름모십이이십면체 | J77 | -- |
메타 회전 깎은 마름모십이이십면체 | J78 | -- |
이중 회전 깎은 마름모십이이십면체 | J79 | -- |
회전 이중 깎은 마름모십이이십면체 | J82 | -- |
5. 3. 꼭짓점 배치
마름모십이이십면체는 세 개의 비볼록 균일 다면체와 꼭짓점 배치를 공유한다. 이들은 작은 별모양 잘린 십이면체, 작은 십이이십면체(삼각형 면과 오각형 면을 공유), 그리고 작은 마름모십이면체(정사각형 면을 공유)이다.또한 다면체 화합물인 여섯 개의 별모양 오각 기둥 화합물과 열두 개의 별모양 오각 기둥 화합물과도 꼭짓점 배치를 공유한다.
마름모십이이십면체 | 작은 십이이십면체 | 작은 마름모십이면체 |
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![]() | ![]() | |
작은 별모양 잘린 십이면체 | 여섯 개의 별모양 오각 기둥 화합물 | 열두 개의 별모양 오각 기둥 화합물 |
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6. 마름모십이이십면체 그래프
수학의 그래프 이론 분야에서, '''마름모십이이십면체 그래프'''는 아르키메데스 부등변다면체 중 하나인 마름모십이이십면체의 꼭짓점과 변의 그래프이다. 60개의 꼭짓점과 120개의 변을 가지며, 사차 그래프 아르키메데스 그래프이다.[5]
참조
[1]
서적
Harmonices Mundi Libri V
Sumptibus Godofredi Tampachii bibl. Francof. excudebat Ioannes Plancus [published by Gottfried Tambach [...] printed by Johann Planck]
[2]
서적
Harmonies Of The World
[3]
웹사이트
Icosahedral group
[4]
웹사이트
Zome
[5]
간행물
An Atlas of Graphs
Oxford University Press
[6]
서적
プラトンとアルキメデスの立体 - 三次元に浮かびあがる美の世界
ランダムハウス講談社
[7]
문서
Interlang
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