凸多面角

凸多面角

凸多面角(convex polyhedral angle)一種多面角,把多面體的任何一個面伸展為平面,如果所有其他各面都在這個平面的同側,這樣的多面體叫做凸多面體。

凸多面體其它的等價定義:

(1)如果多面體內部任意兩點連結的線段都在這個多面體的內部,這樣的多面體叫做凸多面體。

(2)如果多面體的所有對角線都在這個多面體的內部,這樣的多面體叫做凸多面體。

基本介紹

  • 中文名:凸多面角
  • 外文名:convex polyhedral angle
  • 所屬學科:幾何學
  • 對應名詞:凹多面角
  • 別稱:立體角
基本概念,性質定理,定理1,定理2,定理3,定理4,推論1,定理5,定理6,定理7,例題解析,

基本概念

多面角(polyhedral angle)又稱“立體角”,過平面外一點O向平面內的簡單多邊形的頂點引射線,所有相鄰射線所夾的平面部分圍成的立體圖形,稱為多面角。點O稱為多面角的“頂點”,射線稱為“”,相鄰兩棱所夾的角稱為“面角”,相鄰兩棱所夾的平面部分稱為“側面”,多面角按照它的側面數目分別稱為三面角四面角等等。如果所給的多邊形是凸的,則相應多面角稱為凸多面角;否則稱為凹多面角。凸多面角的面角和小於四個直角,多面角每相鄰兩個面間的二面角稱為多面角的二面,凸多面角各二面角之和大於(
)直角,而小於
直角(
表示棱數)。
圖1圖1
兩個多面角的各面角對應相等,並且各二面角也對應相等,則稱這兩個多面角為全等多面角,各面角相等,並且各二面角也相等的凸多面角稱為正多面角

性質定理

定理1

凸n面角各面角的平面角之和小於360°。

定理2

凸n面角各二面角的平面角之和大於
且小於
證明 如圖2,設
是凸n面角,在其內部作一射線OP,則把凸n面角
分割成n個三面角
,設凸n面角
的二面角的平面角之和是S,由相關定理得
而凸n面角
的每個二面角的平面角都小於
,所以
由此得
圖2圖2

定理3

凸多面角的其中一個面角小於其餘面角的和。
證明 設這個凸多面角是
,則
所以
其餘角的情況同理可證。

定理4

n(n是整數,n≥3)個角滿足這些角的和小於360°且任意一角小於其他角的和,則以這些角為面角能構成凸n面角的面角。

推論1

給定凸n(n是整數,n≥4)面角的各個面角,則滿足條件的凸n面角有無數種。
由定理3及定理4立即得定理5。

定理5

n(n是整數,n≥3)個角能構成凸n面角的面角的充要條件是這些角的和小於360°且任意一角小於其他角的和。

定理6

正多面角
的各棱截取n個點
,使其滿足
那么點
共面,並且多邊形
是正n邊形;
並且正n邊形
的中心與點O的連線垂直於平面

定理7

如果兩個正多面角的棱數和面角都相等,那么這兩個正多面角全等。

例題解析

正n面角的面角等於
,二面角等於
,求
的關係。
圖3圖3
解:如圖3,從正多面角
的各棱截取n點
,使
,則
所以
由於
所以

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