육면체는 6개의 면을 가진 다면체를 의미한다. 육면체는 다양한 종류가 있으며, 면의 모양과 연결 방식에 따라 분류된다.
육면체는 볼록 육면체와 오목 육면체로 나뉘며, 볼록 육면체는 직육면체, 정육면체, 평행육면체, 오각뿔, 삼각쌍뿔 등이 있다. 오목 육면체는 슈타이니츠 정리를 충족하지 않아 볼록하게 만들 수 없다. 위상수학적으로 육면체는 10가지 종류로 분류되며, 볼록하게 만들 수 있는 것은 7가지이다. 정다각형 면만으로 실현 가능한 볼록 육면체는 정육면체, 델타 육면체, 정오각뿔 3종류이다.
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다면체 - 마름모구십면체 마름모구십면체는 깎은 정이십면체에 각뿔을 붙여 만든 다면체이며, 넓은 마름모 60개와 좁은 마름모 30개로 구성되고 좁은 마름모는 황금비의 제곱과 관련된 대각선 비율을 가지며 최적 충전율은 약 0.7947이다.
다면체 - 삼각쌍뿔 삼각쌍뿔은 6개의 정삼각형 면, 5개의 꼭짓점, 9개의 모서리를 가진 존슨 다면체이자 델타다면체로, 두 정사면체를 밑면끼리 결합한 형태이며, 분자 기하학, 색채 이론 등 다양한 분야에 응용된다.
수학 - 회귀 분석 회귀 분석은 종속 변수와 하나 이상의 독립 변수 간의 관계를 모델링하고 분석하는 통계적 기법으로, 최소 제곱법 개발 이후 골턴의 연구로 '회귀' 용어가 도입되어 다양한 분야에서 예측 및 인과 관계 분석에 활용된다.
수학 - 수학적 최적화 수학적 최적화는 주어진 집합에서 실수 또는 정수 변수를 갖는 함수의 최댓값이나 최솟값을 찾는 문제로, 변수 종류, 제약 조건, 목적 함수 개수에 따라 다양한 분야로 나뉘며 여러 학문 분야에서 활용된다.
위상학적으로 구별되는 3가지 육면체는 오직 오목한 비가시 다면체로만 실현될 수 있다. 이들은 서로 교차하지 않는 단순 다각형 면으로 형성된 표면으로 정의되며, 각 모서리는 정확히 두 개의 면에 의해 공유되고 각 꼭짓점은 3개 이상의 면의 순환으로 둘러싸여 있다.[3]
오목 육면체
4.4.3.3.3.3 면, 10 모서리, 6 꼭짓점
5.5.3.3.3.3 면, 11 모서리, 7 꼭짓점
6.6.3.3.3.3 면, 12 모서리, 8 꼭짓점
4.4.3.3.3.3 면 10 모서리, 6 꼭짓점
5.5.3.3.3.3 면 11 모서리, 7 꼭짓점
6.6.3.3.3.3 면 12 모서리, 8 꼭짓점
이들은 슈타이니츠 정리의 조건을 충족하지 않기 때문에 볼록할 수 없다. 슈타이니츠 정리는 볼록 다면체가 3-꼭짓점 연결 그래프를 형성하는 꼭짓점과 모서리를 갖는다고 명시한다.[4]
홍과 나가모치의 구면 다면체와 같이 단순 다각형이 아닌 면을 허용하는 다른 유형의 다면체에서는 더 많은 가능성이 존재한다.[5]
3. 위상수학적 분류
(내용 없음)
3. 1. 위상수학적 분류에 따른 육면체의 종류
육면체의 모양을 각 면의 인접 관계에 따라 위상수학적으로 분류하면, 전부 10가지 종류가 된다. 다음은 그 모양을 열거하며, 번호는 임의로 붙인 것이다. 이들 중 볼록으로 만들 수 있는 것은 7가지 종류로 한정되며[6][7], 나머지 3가지 종류(8, 9, 10)는 오목(비볼록)으로만 만들 수 있다.
# 6개의 사각형 - 정육면체, 직육면체, 평행육면체, 사각기둥, 사각뿔대, 꼬인 쌍삼각뿔 등 계량적 성질에 따라 다양하게 구분하는 것이 일반적이다.
# 6개의 삼각형 - 쌍삼각뿔이거나, 삼각뿔의 한 면을 안쪽으로 삼각뿔 모양으로 오목하게 하여 만들어지는 오목 입체(일종의 광의의 쌍삼각뿔)이다.
# 2개의 사각형과 4개의 삼각형 - 사각형 면끼리 1변에서 접하므로 다음 행과 구분된다.
# 2개의 사각형과 4개의 삼각형 - 반드시 오목이다. 오목 사각형 면끼리 떨어진 2점에서 접한다는 특징을 가진다.
# 2개의 오각형과 4개의 삼각형 - 반드시 오목이다. 오목 오각형 면끼리 1변과 그 연장선상 1점에서 인접한다는 특징을 가진다.
# 2개의 육각형과 4개의 삼각형 - 반드시 오목이다. 오목 육각형 면끼리 동일 직선상의 2변에서 인접한다는 특징을 가진다.
존슨의 입체, 즉 정다각형 면만으로 실현 가능한 볼록한 것은 1(정육면체), 2(델타 육면체), 3(정오각뿔)의 3종류뿐이다.
3, 7, 8은 꼭짓점의 수가 6개이므로 쌍대도 육면체이지만, 사실 위상수학적으로 자기 쌍대이기도 하다.
참조
[1]
논문
Polyhedra of small order and their Hamiltonian properties
https://escholarship[...] [2]
논문
Volume of a doubly truncated hyperbolic tetrahedron
[3]
간행물
Advances in discrete and computational geometry (South Hadley, MA, 1996)
American Mathematical Society
[4]
서적
Lectures on Polytopes
Springer-Verlag
[5]
논문
Extending Steinitz's theorem to upward star-shaped polyhedra and spherical polyhedra
[6]
웹사이트
Counting polyhedra
http://www.numerican[...] [7]
문서
この7種類のほうにも凹立体があることに注意せよ。わかりやすいものでは凹四角形を底面とした柱は1に分類される。
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