Правильные многогранники

«Математика есть прообраз красоты мира».
Иоганн Кеплер

Пифагор
6 век до н.э.
Архимед
287-212 гг. до н.э.
Евклид
3 век до н.э.

Многогранники были известны в Древнем Египте и Вавилоне. Достаточно вспомнить знаменитые египетские пирамиды и самую известную из них – пирамиду Хеопса. Это правильная пирамида, в основании которой квадрат со стороной 233 м и высота которой достигает 146,5 м. Не случайно говорят, что пирамида Хеопса – немой трактат по геометрии.

Правильным многогранником называется многогранник, у которого все грани правильные равные многоугольники, и все двугранные углы равны.

Существует пять видов правильных многогранников: тетраэдр, гексаэдр (куб), октаэдр, додекаэдр, икосаэдр.

Эйлер Леонард
1707-1783 гг.
Теорема Эйлера о числе граней, вершин и ребер выпуклого многогранника:
для любого выпуклого многогранника справедливо соотношение Г+В-Р=2, где
Г-число граней, В-число вершин, Р-число рёбер данного многогранника.
Теорему Эйлера историки математики называют первой теоремой топологии - крупного раздела современной математики.

Пифагорейцы считали правильные многогранники божественными фигурами и использовали в своих философских сочинениях: первоосновам бытия - огню, земле, воздуху, воде придавалась форма соответственно тетраэдра, куба, октаэдра, икосаэдра, а вся Вселенная имела форму додекаэдра. Их поражала красота, совершенство, гармония этих фигур.

Позже учение пифагорейцев о правильных многогранниках изложил в своих трудах другой древнегреческий учёный, философ - идеалист Платон.
С тех пор правильные многогранники стали называться
Платоновыми телами.
Платон
(428 – 348 г. до н.э.)

Правильным многогранникам посвящена последняя, XIII книга знаменитого труда Евклида. Существует версия, что Евклид написал первые 12 книг для того, чтобы читатель понял написанную в XIII книге теорию правильных многогранников, которую историки математики называют «венцом «Начал». Здесь установлено существование всех пяти типов правильных многогранников, путей их построения и доказано, что других правильных многогранников не существует.

Но есть и такие многогранники, у которых все многогранные углы равны, а грани - правильные, но разноимённые правильные многоугольники. Многогранники такого типа называются равноугольно полуправильными многогранниками.
Впервые многогранники такого типа открыл Архимед. Им подробно описаны 13 многогранников, которые позже в честь великого учёного были названы телами Архимеда.

Полуправильные многогранники: усечённый тетраэдр, усечённый октаэдр, усечённый икосаэдр, усечённый куб, усечённый додекаэдр, кубооктаэдр, икосододекаэдр, усечённый кубооктаэдр , усечённый икосододекаэдр, ромбокубооктаэдр, ромбоикосододекаэдр, "плосконосый" (курносый) куб, "плосконосый" (курносый) додекаэдр.

Тела Архимеда

Кроме полуправильных многогранников из правильных многогранников - Платоновых тел, можно получить так называемые правильные звездчатые многогранники. Их всего четыре, они называются также
телами Кеплера-Пуансо.

Тела Кеплера - Пуансо.
Кеплер открыл малый додекаэдр, названный им колючим или ежом, и большой додекаэдр. Пуансо открыл два других правильных звездчатых многогранника, двойственных соответственно первым двум: большой звездчатый додекаэдр и большой икосаэдр.

Большой додекаэдр
Малый звёздчатый додекаэдр
Иоганн Кеплер

Изображения Леонардо да Винчи
додекаэдра методом жестких ребер (а)
и методом сплошных граней (б) в книге
Л. Пачоли «Божественная пропорция».

Изображение Леонардо да Винчи усечённого икосаэдра методом жёстких рёбер в книге Л. Пачоли «Божественная пропорция».

Художественное изображение многогранников в разработанной Леонардо технике жёстких рёбер
Титульный лист
книги Ж. Кузена
«Книга о перспективе».
Надгробный памятник
в кафедральном соборе Солсбери.

Графические фантазии Маурица Эшера

Холст, на котором написана "Тайная вечеря" Сальвадора Дали имеет форму золотого прямоугольника. Золотые прямоугольники меньших размеров использованы художником при размещении фигур двенадцати апостолов. В центре картины расположен додекаэдр.