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Chaflán (geometría)

Cubo sin biselar, ligeramente biselado y biselado

En geometría , el achaflanado o truncamiento de aristas es un operador topológico que modifica un poliedro para convertirlo en otro. Es similar a la expansión : separa las caras (hacia afuera) y agrega una nueva cara entre cada dos caras adyacentes; pero, a diferencia de la expansión, mantiene los vértices originales . (Equivalentemente: separa las caras reduciéndolas y agrega una nueva cara entre cada dos caras adyacentes; pero solo mueve los vértices hacia adentro). Para un poliedro, esta operación agrega una nueva cara hexagonal en lugar de cada arista original .

En la notación de poliedros de Conway , el biselado se representa con la letra "c". Un poliedro con e aristas tendrá una forma biselada que contendrá 2 e vértices nuevos, 3 e aristas nuevas y e caras hexagonales nuevas.

Sólidos platónicos biselados

En los capítulos siguientes se describen en detalle los chaflanes de los cinco sólidos platónicos . Cada uno se muestra en una versión equilátera donde todas las aristas tienen la misma longitud y en una versión canónica donde todas las aristas tocan la misma esfera media . (Sólo se ven notablemente diferentes en los sólidos que contienen triángulos). Los poliedros duales que se muestran son duales en las versiones canónicas.

Tetraedro biselado

El tetraedro achaflanado o cubo truncado alterno es un poliedro convexo construido:

Para una cierta profundidad de achaflanado/truncamiento, todos los bordes (finales) del cT tienen la misma longitud; entonces, los hexágonos son equiláteros , pero no regulares .

El dual del tetraedro achaflanado es el tetratetraedro triakis alterno.

El cT es el poliedro de Goldberg GP III (2,0) o {3+,3} 2,0 , que contiene caras triangulares y hexagonales.

El tetraedro truncado parece similar; pero sus hexágonos corresponden a las 4 caras, no a las 6 aristas, del tetraedro amarillo, es decir, a los 4 vértices, no a las 6 aristas, del tetraedro rojo.
Dibujos históricos de un tetraedro truncado y un tetraedro ligeramente biselado. [1]

Cubo biselado

El cubo achaflanado se construye como un chaflán de un cubo : los cuadrados se reducen de tamaño y se añaden nuevas caras, hexágonos, en lugar de todas las aristas originales. El cC es un poliedro convexo con 32 vértices, 48 ​​aristas y 18 caras: 6 cuadrados congruentes (y regulares) y 12 hexágonos aplanados congruentes.
Para una cierta profundidad de achaflanado, todas las aristas (finales) del cubo achaflanado tienen la misma longitud; entonces, los hexágonos son equiláteros , pero no regulares . Son rombos truncados alternativamente congruentes , tienen 2 ángulos internos de y 4 ángulos internos de mientras que un hexágono regular tendría todos los ángulos internos.

El cC también se denomina incorrectamente dodecaedro rómbico truncado , aunque ese nombre sugiere más bien un rombicuboctaedro . El cC puede llamarse con mayor precisión dodecaedro rómbico tetratruncado , porque solo los vértices de orden 4 (6) del dodecaedro rómbico están truncados.

El dual del cubo achaflanado es el tetrakis cuboctaedro .

Como todas las caras del cC tienen un número par de lados y son centralmente simétricas , es un zonoedro :

Cubo biselado (se muestran 3 zonas con 3 colores para sus hexágonos —cada cuadrado está en 2 zonas—).

El cubo achaflanado es también el poliedro de Goldberg GP IV (2,0) o {4+,3} 2,0 , que contiene caras cuadradas y hexagonales.

El cC es la suma de Minkowski de un dodecaedro rómbico y un cubo de longitud de arista 1 cuando los ocho vértices de orden 3 del dodecaedro rómbico están en y sus seis vértices de orden 4 están en las permutaciones de

Se puede construir un equivalente topológico del cubo achaflanado , pero con simetría piritoédrica y caras rectangulares, achaflanando los bordes axiales de un piritoedro . Esto ocurre en los cristales de pirita .

El octaedro truncado tiene un aspecto similar; pero sus hexágonos corresponden a las 8 caras, no a las 12 aristas, del octaedro, es decir, a los 8 vértices, no a las 12 aristas, del cubo.

Octaedro biselado

En geometría , el octaedro achaflanado es un poliedro convexo construido truncando los 8 vértices de orden 3 del dodecaedro rómbico . Estos vértices truncados se convierten en triángulos equiláteros congruentes, y las 12 caras rómbicas originales se convierten en hexágonos aplanados congruentes
. Para una cierta profundidad de truncamiento, todas las aristas (finales) del cO tienen la misma longitud; entonces, los hexágonos son equiláteros , pero no regulares .

El octaedro achaflanado también puede denominarse dodecaedro rómbico tritruncado .

El dual del cO es el triakis cuboctaedro.

Dibujos históricos de un dodecaedro rómbico y un octaedro ligeramente biselado
Modelos históricos del triakis cuboctaedro y del octaedro ligeramente biselado

Dodecaedro biselado

El dodecaedro achaflanado es un poliedro convexo con 80 vértices, 120 aristas y 42 caras: 12 pentágonos regulares congruentes y 30 hexágonos aplanados congruentes
. Se construye como un chaflán de un dodecaedro regular . Los pentágonos se reducen de tamaño y se añaden nuevas caras, hexágonos aplanados, en lugar de todas las aristas originales. Para una cierta profundidad de achaflanado, todas las aristas (finales) del cD tienen la misma longitud; entonces, los hexágonos son equiláteros , pero no regulares.

El cD también se denomina incorrectamente triacontaedro rómbico truncado , aunque ese nombre sugiere más bien un rombicosidodecaedro . El cD puede llamarse con mayor precisión triacontaedro rómbico pentatruncado , porque solo los (12) vértices de orden 5 del triacontaedro rómbico están truncados.

El dual del dodecaedro achaflanado es el pentakis icosidodecaedro .

El cD es el poliedro de Goldberg GP V (2,0) o {5+,3} 2,0 , que contiene caras pentagonales y hexagonales.

El icosaedro truncado parece similar, pero sus hexágonos corresponden a las 20 caras, no a las 30 aristas, del icosaedro, es decir, a los 20 vértices, no a las 30 aristas, del dodecaedro.

Icosaedro achaflanado

En geometría , el icosaedro achaflanado es un poliedro convexo construido truncando los 20 vértices de orden 3 del triacontaedro rómbico . Las caras hexagonales del cI pueden hacerse equiláteras , pero no regulares , con una cierta profundidad de truncamiento.

El icosaedro achaflanado también puede denominarse triacontaedro rómbico tritruncado .

El dual del cI es el triakis icosidodecaedro.

Azulejos regulares biselados

Relación con los poliedros de Goldberg

La operación de chaflán aplicada en serie crea poliedros progresivamente más grandes con nuevas caras, hexagonales, que reemplazan las aristas del actual. El operador de chaflán transforma GP(m,n) en GP(2m,2n).

Un poliedro regular, GP(1,0), crea una secuencia de poliedros de Goldberg : GP(1,0), GP(2,0), GP(4,0), GP(8,0), GP(16,0)...

El octaedro truncado o icosaedro truncado , GP(1,1), crea una secuencia de Goldberg: GP(1,1), GP(2,2), GP(4,4), GP(8,8)...

Un tetrakis hexaedro o pentakis dodecaedro truncado , GP(3,0), crea una secuencia de Goldberg: GP(3,0), GP(6,0), GP(12,0)...

Politopos biselados y panales de abeja

Al igual que la operación de expansión, el chaflán se puede aplicar a cualquier dimensión.

En el caso de los polígonos, triplica el número de vértices. Ejemplo:

Un cuadrado biselado
(véase también la versión anterior de esta figura).

En el caso de la policora, se crean nuevas celdas alrededor de los bordes originales. Las celdas son prismas que contienen dos copias de la cara original, con pirámides aumentadas sobre los lados del prisma. [Algo puede estar mal en este pasaje]

Véase también

Referencias

  1. ^ Spencer 1911, p. 575, o p. 597 en Wikisource, CRISTALOGRAFÍA, 1. SISTEMA CÚBICO, CLASE TETRAÉDRICA, FIGS. 30 y 31.
  2. ^ "Isómeros C80". Archivado desde el original el 12 de agosto de 2014. Consultado el 9 de agosto de 2014 .

Fuentes

Enlaces externos