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双切截角二十面体（n=60）：等价顶点极值分布的多面体

双切截角二十面体（n=60）：等价顶点极值分布的多面体
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2020-11-10 02:16
多边形数列立体几何最值优化几何作图
所属专题 ₈Polyhedra with extreme distribution of equivalent vertices
该范例演示了一个具有60个等价顶点的双切截角二十面体，属于一类在顶点分布上达到极值状态的多面体。核心数学概念涉及多面体的几何构造、顶点等价性、质心（重心）以及优化问题——即在给定约束下寻找顶点分布的最优方案。作图要点包括使用GeoGebra的序列（Sequence）、求和（Sum）、条件判断（If）、长度（Length）、元素提取（Element）、表格文本（TableText）等命令，结合球体体积（Volsphere）、体积计算（Vol）以及多个辅助点（如A00、m01、m02）和滑块（slider）来动态调整参数。该范例适合高中至大学阶段的数学学习，尤其适用于立体几何、优化理论和计算机辅助几何作图的教学，也可用于探究多面体对称性与极值分布的关系。

GeoGebra 命令及参数

  1. Text("" + p) → txt_p
  2. Sum(Flatten[Sequence[Append[Sequence[Element[txt_p, i], i, m01(k), m02(k)], " "], k, 1, 5]]) → txtUm1
  3. If(bu0, A00, A00d) → A00_0
  4. Length(A00_0) → n
  5. Length(l2) → läl2
  6. Sequence(sgn(Determinant[{Element[A00_0, i1] - Element[A00_0, j], Element[A00_0, i2] - Element[A00_0, j], Element[A00_0, i3] - Element[A00_0, j]}]), j, 1, n) → l01
  7. Length(A00d) → zzz
  8. Sum(Zip[(T * F), T, SysTimeAkt1, F, {1, 1000, 60000, 3600000, 86400000}]) → TimeAbs1
  9. Sum(Zip[(T * F), T, SysTimeAkt2, F, {1, 1000, 60000, 3600000, 86400000}]) → TimeAbs2
  10. Div(TimeRelab, 3600) → H
  11. Div(TimeRelab - (H * 3600), 60) → M
  12. Element(ZwZeit, step) → text10
  13. TableText({Append["a duration", Last[ZwZeit, Min[10, Length[ZwZeit]]]]}, "v") → text2c
  14. Length(A00) → lm1
  15. If(Length[Unique[l01 \ {0}]] ≟ 1, 7, -7) → a7
  16. Sum(Zip[(T * F), T, SysTimeAkt0, F, {1, 1000, 60000, 3600000, 86400000}]) → TimeAbs0
  17. Div(TimeRelab0, 3600) → H0
  18. Div(TimeRelab0 - (H0 * 3600), 60) → M0
  19. Text("" + (TimeRelab0 - (H0 * 3600) - (M0 * 60))) → S0a
  20. Text("" + (TimeRelab - (H * 3600) - (M * 60))) → S
  21. IndexOf(".", S) → index
  22. IndexOf(".", S0a) → indexa
  23. First(S, index + 1) → txtS
  24. First(S0a, indexa + 1) → txtS0a
  25. If(bu0, " ", "d") → txtbuo
  26. Max(Length[A00], Length[A00d]) → maxlä
  27. Element(A00, 24) → m11
  28. TableText({{"\underline{Polyhedron}"}, Append["Vertices: n=", {Length[A00]}], Append["r=", {r}], Append["\bar{r}=", {r_m}], Append["k-gon : k=", mm5a], Append["their\; numbers: n_k=", mm7a], Append["Volume: V=", {Vol_r}], Append["Average\; distance: p=", {txtUm1}]}, "hr ") → text7
  29. TableText({{"\underline{dual\;Polyhedron}"}, Append["Vertices: n=", {Length[A00d]}], Append["r=", {r_d}], Append[" \bar{r_d}= ", {r_md}], Append["k-gon : k=", mm5ad], Append["their\; numbers: n_k=", mm7ad], Append["Volume: V=", {Vold_r}]}, "hr ") → text20

AI 绘图提示语参考

绘制一个双切截角二十面体，具有60个等价顶点，属于顶点分布极端的多面体类。图形需包含主多面体及其对偶多面体，并显示关键度量：顶点数、外接球半径、平均半径、各面边数及数量、体积、平均顶点距离。构造时先确定顶点集，再生成面，并计算质心与体积。使用滑块动态调整参数，实时更新数值表格，展示优化过程中的对称性与极端分布。
以上提示语为根据原始绘图命令整理而来，仅供参考。