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柏拉图公式解释:人人都能看懂的美妙证明 图解柏拉图多面体和欧拉公式

柏拉图公式解释:人人都能看懂的美妙证明 图解柏拉图多面体和欧拉公式最终,图形会变为一条线段。来说,其值仍然是不发生变化的!即有“擦角”仍然不会使的值改变,那我们就放心大胆地擦吧!

3.4 去角

接下来就是最神奇的一步,擦去这个图形中的某个角,看看会发生什么!

柏拉图公式解释:人人都能看懂的美妙证明 图解柏拉图多面体和欧拉公式(1)

擦去一个角,其面数会减一,其棱数会少二,其顶点数会少一,即

因此对于

来说,其值仍然是不发生变化的!

即有

“擦角”仍然不会使的值改变,那我们就放心大胆地擦吧!

柏拉图公式解释:人人都能看懂的美妙证明 图解柏拉图多面体和欧拉公式(2)

最终,图形会变为一条线段。

柏拉图公式解释:人人都能看懂的美妙证明 图解柏拉图多面体和欧拉公式(3)

我们在初中就知道,线段是一个一维图形,只有两个端点一条线,因此有

所以

因此

至此,我们就证明了是一个常数,其值为,证明完毕。

4 小结

事实上,对于任意简单多面体,我们都可以通过上述去面、加棱、擦边、去角等一系列操作将其变为一条线段,这个过程从三维几何体到二维图形再到一维线段,我们把它称之为“降维”过程。所以,欧拉公式对于任意简单多面体都是成立的。

还记得开头提到的柏拉图多面体吗?我们同样可以用欧拉公式证明正多面体的个数是有限个的。即满足是正多面体的顶点数、面数、棱数(,,)只可能是

这五种情况。证明过程在这里就不赘述了,感兴趣的同学可以自行探究。

参考文献

[1]R·柯朗 H·罗宾. 什么是数学——对思想和方法的基本研究[M].复旦大学出版社,2012.

图书推荐

《什么是数学》

对思想和方法的基本研究

作者:R·柯朗,H·罗宾

译者:左平,张饴慈

出版:复旦大学出版社

内容简介:《什么是数学:对思想和方法的基本研究(第4版)》是世界著名的数学科普读物,它搜集了许多经典的数学珍品,对整个数学领域中的基本概念与方法,做了精深而生动的阐述。无论是数学专业人士,或是愿意作数学思考者都可以阅读《什么是数学:对思想和方法的基本研究(第4版)》。

特别对中学数学教师、大学生和高中生,《什么是数学:对思想和方法的基本研究(第4版)》都是一本极好的参考书。

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