Euler's Relation for Platonic Solids

Euler's Relation for Platonic Solids
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2020-11-13 04:29
This interactive 3D GeoGebra example demonstrates Euler's formula V - E + F = 2 for all five Platonic solids (tetrahedron, cube, octahedron, dodecahedron, icosahedron). It visually verifies the relationship between the number of vertices (V), edges (E), and faces (F) of each regular polyhedron. The construction uses GeoGebra's built-in commands Tetrahedron, Cube, Octahedron, Dodecahedron, and Icosahedron to generate the solids, along with Random, Rotate, Sequence, Midpoint, Polygon, Segment, and Textfield to create interactive controls and dynamic displays. Users can select different solids and see the counts update, confirming Euler's formula. This resource is suitable for high school and undergraduate students studying solid geometry, graph theory, or mathematical proof, and serves as an effective visual aid for classroom demonstrations.

GeoGebra Commands & Parameters

  1. Random(1, 5) → n
  2. Vector(C, Z) → w
  3. Vector(C, Y) → v
  4. Vector(C, X) → u
  5. Rotate(w, β) → w'
  6. Rotate(v, β) → v'
  7. Rotate(u, β) → u'
  8. Random(3, 10) → Sides
  9. Sequence(A + ((R * cos(((i * 360) * ° / Sides))) * u') + ((R * sin(((i * 360) * ° / Sides))) * v') + (h / 2 * w'), i, 1, Sides) → liste1
  10. Sequence(A + ((R * cos(((i * 360) * ° / Sides))) * u') + ((R * sin(((i * 360) * ° / Sides))) * v') - (h / 2 * w'), i, 1, Sides) → liste2
  11. Sequence(A + ((R * cos(((i * 360) * ° / Sides))) * u') + ((R * sin(((i * 360) * ° / Sides))) * v') + (h / 2 * w'), i, 1, Sides) → liste3
  12. Sequence(A + ((R * cos(((i * 360) * ° / Sides))) * u') + ((R * sin(((i * 360) * ° / Sides))) * v') - (h / 2 * w'), i, 1, Sides) → liste4
  13. Join({liste1, First[liste1]}) → liste5
  14. Join({liste2, First[liste2]}) → liste6
  15. Join({liste3, First[liste3]}) → liste7
  16. Join({liste4, First[liste4]}) → liste8
  17. Sequence(If[Angle[Element[liste5, i], Element[liste6, i], Element[liste6, i + 1]] < 180°, Polygon[Element[liste5, i], Element[liste5, i + 1], Element[liste6, i + 1], Element[liste6, i]]], i, 1, Sides) → liste9
  18. Sequence(If[Angle[Element[liste5, i], Element[liste5, i + 1], Element[liste7, i + 1]] < 180°, Polygon[Element[liste5, i], Element[liste5, i + 1], Element[liste7, i + 1], Element[liste7, i]]], i, 1, Sides) → liste10
  19. Sequence(If[Angle[Element[liste8, i], Element[liste8, i + 1], Element[liste6, i + 1]] < 180°, Polygon[Element[liste6, i], Element[liste6, i + 1], Element[liste8, i + 1], Element[liste8, i]]], i, 1, Sides) → liste11
  20. Sequence(If[Angle[Element[liste7, i], Element[liste7, i + 1], Element[liste8, i + 1]] < 180°, Polygon[Element[liste8, i], Element[liste8, i + 1], Element[liste7, i + 1], Element[liste7, i]]], i, 1, Sides) → liste12
  21. Midpoint(A, B) → I
  22. CurveCartesian(x(I + ((2 * cos(i)) * u) + ((2 * sin(i)) * v)), y(I + ((2 * cos(i)) * u) + ((2 * sin(i)) * v)), i, -0.5235987755982988, 0.5235987755982988) → c
  23. Polygon(liste1) → poly1
  24. Polygon(liste2) → poly2
  25. Polygon(liste2) → poly3
  26. Polygon(liste1) → poly4
  27. Sequence(If[Angle[Element[liste5, i], Element[liste6, i], Element[liste6, i + 1]] < 180°, Polygon[Element[liste5, i], Element[liste5, i + 1], Element[liste6, i + 1], Element[liste6, i]]], i, 1, Sides) → liste13
  28. Midpoint(L, D) → N
  29. Midpoint(D, M) → O
  30. Vector(D, O) → z
  31. Vector(D, Q + (0.25 * u)) → b
  32. Midpoint(D, Q) → S
  33. Polygon(View3D, AA, BB, CC) → poly5, view3d, aa, bb, cc
  34. Textfield(Faces) → ChampTexte1
  35. Textfield(Sommets) → ChampTexte2
  36. Textfield(Aretes) → ChampTexte3
  37. If(n ≟ 1, 4, If[n ≟ 2, 6, If[n ≟ 3, 8, If[n ≟ 4, 12, 20]]]) → Rep1
  38. If(n ≟ 1, 4, If[n ≟ 2, 8, If[n ≟ 3, 6, If[n ≟ 4, 20, 12]]]) → Rep2
  39. If(n ≟ 1, 6, If[n ≟ 2, 12, If[n ≟ 3, 12, If[n ≟ 4, 30, 30]]]) → Rep3
  40. Polygon(T, U, V, W) → poly6, t, u_1, v_1, w_1
  41. Point(t) → A_1
  42. Point(v_1) → B_1
  43. Segment(A_1, B_1) → f
  44. Point(t) → C_1
  45. Segment(C_1, D_1) → g
  46. Point(w_1) → E_1
  47. Point(u_1) → F_1
  48. Segment(E_1, F_1) → i
  49. Polygon(G_1, H_1, 3, xOyPlane) → poly7, j, k, l, I_1
  50. Tetrahedron(poly7, true) → m, J_1, face3, face1, face2, arête2, arête3, arête1
  51. Polygon(L_1, K_1, 4, xOyPlane) → poly8, p, q, r, s, M_1, N_1
  52. Cube(poly8, true) → o, O_1, arête5, arête7, arête9, arête8, arête4, arête10, arête6, arête11, P_1, Q_1, R_1, face6, face4, face5, face7, face8
  53. Polygon(T_1, S_1, 3, xOyPlane) → poly9, f_1, g_1, h_1, U_1
  54. Octahedron(poly9, true) → a_1, V_1, face15, arête13, arête17, arête12, arête19, arête14, arête15, arête18, arête16, arête20, W_1, Z_1, face10, face11, face9, face13, face12, face14
  55. Polygon(A_2, B_2, 5, xOyPlane) → poly10, i_1, j_1, k_1, l_1, m_1, C_2, D_2, E_2
  56. Dodecahedron(poly10, true) → b_1, F_2, O_2, P_2, Q_2, R_2, S_2, T_2, face17, face16, face18, face19, G_2, face20, face24, face25, face21, face22, face23, face26, arête21, arête25, arête33, H_2, arête35, arête34, arête26, arête22, arête27, arête28, arête23, arête29, arête30, arête24, I_2, arête31, arête32, arête39, arête45, arête40, arête42, arête36, arête41, arête37, arête43, J_2, arête38, arête44, K_2, L_2, M_2, N_2
  57. Polygon(U_2, V_2, 3, xOyPlane) → poly11, n_1, p_1, q_1, W_2
  58. Icosahedron(poly11, true) → c_1, Z_2, face28, face30, face29, face27, face32, face33, face31, face34, face35, face38, A_3, face39, face44, face41, face43, face45, face42, face40, face37, face36, arête47, B_3, arête53, arête48, arête61, arête46, arête55, arête49, arête51, arête56, arête50, arête58, C_3, arête52, arête54, arête59, arête62, arête60, arête67, arête68, arête69, arête72, arête63, D_3, arête70, arête66, arête71, arête65, arête64, arête57, E_3, F_3, G_3, H_3

AI Drawing Prompt Reference

Draw the five Platonic solids (tetrahedron, cube, octahedron, dodecahedron, and icosahedron) to demonstrate Euler's formula V-E+F=2. Use a slider to select different solids, dynamically displaying the number of vertices, edges, and faces for each polyhedron. Color-code the faces of each solid and label key vertices and edges. The solids should be in perspective view for a 3D effect.
The prompt above was compiled from the original drawing commands and is for reference only.