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“棱”,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角,凸多面角各二面角之和大於( )直角,而小於 直角( 表示棱數)。
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
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
從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,求與的關係。
解:如圖3,從正多面角的各棱截取n點,使,則
所以
由於
所以