En geometría , un octógono (del griego antiguo ὀκτάγωνον ( oktágōnon ) 'ocho ángulos') es un polígono de ocho lados u 8-gono.
Un octógono regular tiene el símbolo de Schläfli {8} [1] y también puede construirse como un cuadrado truncado cuasirregular , t{4}, que alterna dos tipos de aristas. Un octógono truncado, t{8} es un hexadecágono , {16}. Un análogo 3D del octógono puede ser el rombicuboctaedro con las caras triangulares como las aristas reemplazadas, si se considera que el octógono es un cuadrado truncado.
La suma de todos los ángulos internos de cualquier octágono es 1080°. Como en todos los polígonos, los ángulos externos suman 360°.
Si se construyen cuadrados todos internamente o todos externamente sobre los lados de un octógono, entonces los puntos medios de los segmentos que unen los centros de los cuadrados opuestos forman un cuadrilátero que es a la vez equidiagonal y ortodiagonal (es decir, cuyas diagonales son iguales en longitud y forman ángulos rectos entre sí). [2] : Prop. 9
El octógono central de un octógono de referencia tiene sus ocho vértices en los puntos medios de los lados del octógono de referencia. Si se construyen cuadrados todos internamente o todos externamente en los lados del octógono central, entonces los puntos medios de los segmentos que conectan los centros de los cuadrados opuestos forman los vértices de un cuadrado. [2] : Prop. 10
Un octógono regular es una figura cerrada con lados de la misma longitud y ángulos internos del mismo tamaño. Tiene ocho ejes de simetría reflexiva y simetría rotacional de orden 8. Un octógono regular se representa con el símbolo de Schläfli {8}. El ángulo interno en cada vértice de un octógono regular es de 135 ° ( radianes ). El ángulo central es de 45° ( radianes).
El área de un octágono regular de lado a está dada por
En términos del radio circunscrito R , el área es
En términos de la apotema r (ver también la figura inscrita ), el área es
Estos dos últimos coeficientes encierran el valor de pi , el área del círculo unitario .
El área también se puede expresar como
donde S es la longitud del octógono, o la segunda diagonal más corta; y a es la longitud de uno de los lados, o bases. Esto se demuestra fácilmente si uno toma un octógono, dibuja un cuadrado alrededor del exterior (asegurándose de que cuatro de los ocho lados se superpongan con los cuatro lados del cuadrado) y luego toma los triángulos de las esquinas (estos son triángulos 45–45–90 ) y los coloca con ángulos rectos apuntando hacia adentro, formando un cuadrado. Los bordes de este cuadrado son cada uno la longitud de la base.
Dada la longitud de un lado a , el tramo S es
El alcance, entonces, es igual al cociente plata por el lado, a.
El área entonces es como se muestra arriba:
Expresado en términos de la amplitud, el área es
Otra fórmula simple para el área es
Más a menudo se conoce la distancia S y se debe determinar la longitud de los lados, a , como cuando se corta un trozo cuadrado de material en un octógono regular. De lo anterior,
Las dos longitudes de los extremos e de cada lado (las longitudes de los catetos de los triángulos (verdes en la imagen) truncados del cuadrado), además de ser, se pueden calcular como
El radio circunscrito del octágono regular en términos de la longitud del lado a es [3]
y el radio interno es
(es decir, la mitad de la relación plata por el lado, a , o la mitad de la envergadura, S )
El inradio se puede calcular a partir del circunradio como
El octógono regular, en términos de la longitud del lado a , tiene tres tipos diferentes de diagonales :
La fórmula para cada uno de ellos se deriva de los principios básicos de la geometría. Aquí están las fórmulas para su longitud: [4]
Un octógono regular en un círculo circunscrito dado se puede construir de la siguiente manera:
Un octágono regular se puede construir utilizando una regla y un compás , ya que 8 = 2 3 , una potencia de dos :
El octógono regular se puede construir con barras de mecano . Se requieren doce barras de tamaño 4, tres barras de tamaño 5 y dos barras de tamaño 6.
Cada lado de un octógono regular subtiende medio ángulo recto en el centro del círculo que une sus vértices. Su área puede calcularse, por tanto, como la suma de ocho triángulos isósceles, lo que da como resultado:
para un octágono de lado a .
Las coordenadas de los vértices de un octágono regular centrado en el origen y con longitud de lado 2 son:
Coxeter afirma que cada zonógono (un 2 m -gono cuyos lados opuestos son paralelos y de igual longitud) puede diseccionarse en m ( m -1)/2 paralelogramos. [5] En particular, esto es cierto para polígonos regulares con un número uniforme de lados, en cuyo caso los paralelogramos son todos rombos. Para el octógono regular , m = 4, y puede dividirse en 6 rombos, con un ejemplo que se muestra a continuación. Esta descomposición puede verse como 6 de 24 caras en un plano de proyección de polígono de Petrie del teseracto . La lista (secuencia A006245 en la OEIS ) define el número de soluciones como ocho, por las ocho orientaciones de esta disección. Estos cuadrados y rombos se utilizan en los mosaicos de Ammann-Beenker .
Un octógono oblicuo es un polígono oblicuo con ocho vértices y aristas pero que no se encuentran en el mismo plano. El interior de un octógono de este tipo no suele estar definido. Un octógono oblicuo en zigzag tiene vértices que se alternan entre dos planos paralelos.
Un octógono oblicuo regular es transitivo por vértices con longitudes de aristas iguales. En tres dimensiones es un octógono oblicuo en zigzag y se puede ver en los vértices y aristas laterales de un antiprisma cuadrado con la misma simetría D 4d , [2 + ,8], orden 16.
El octágono oblicuo regular es el polígono de Petrie para estos politopos regulares y uniformes de dimensiones superiores , que se muestran en estas proyecciones ortogonales oblicuas de los planos de Coxeter A 7 , B 4 y D 5 .
El octágono regular tiene simetría Dih 8 , orden 16. Hay tres subgrupos diedros: Dih 4 , Dih 2 y Dih 1 , y cuatro subgrupos cíclicos : Z 8 , Z 4 , Z 2 y Z 1 , este último implica que no hay simetría.
En el octógono regular, hay once simetrías distintas. John Conway etiqueta la simetría completa como r16 . [6] Las simetrías diedras se dividen dependiendo de si pasan por vértices ( d para diagonales) o aristas ( p para perpendiculares). Las simetrías cíclicas en la columna del medio se etiquetan como g para sus órdenes de giro centrales. La simetría completa de la forma regular es r16 y la ausencia de simetría se etiqueta como a1 .
Los octógonos de alta simetría más comunes son p8 , un octógono isogonal construido con cuatro espejos que pueden alternar aristas largas y cortas, y d8 , un octógono isotoxal construido con longitudes de aristas iguales, pero vértices que alternan dos ángulos internos diferentes. Estas dos formas son duales entre sí y tienen la mitad del orden de simetría del octógono regular.
Cada subgrupo de simetría permite uno o más grados de libertad para las formas irregulares. Solo el subgrupo g8 no tiene grados de libertad, pero puede verse como aristas dirigidas .
La forma octogonal se utiliza como elemento de diseño en arquitectura. La Cúpula de la Roca tiene una planta octogonal característica. La Torre de los Vientos en Atenas es otro ejemplo de estructura octogonal. La planta octogonal también se ha utilizado en la arquitectura de iglesias como la Catedral de San Jorge, Adís Abeba , la Basílica de San Vitale (en Rávena, Italia), Castel del Monte (Apulia, Italia), el Baptisterio de Florencia , la Iglesia de Zum Friedefürsten (Alemania) y varias iglesias octogonales en Noruega . El espacio central de la Catedral de Aquisgrán , la Capilla Palatina carolingia , tiene una planta octogonal regular. Los usos de los octógonos en las iglesias también incluyen elementos de diseño menores, como el ábside octogonal de la Catedral de Nidaros .
Arquitectos como John Andrews han utilizado diseños de planta octogonal en edificios para separar funcionalmente las áreas de oficinas de los servicios del edificio, como en la sede de Intelsat en Washington o en las oficinas de Callam en Canberra.
El octógono , como cuadrado truncado , es el primero de una secuencia de hipercubos truncados :
Como cuadrado expandido , también es el primero de una secuencia de hipercubos expandidos:
