APP下载

谈谈多面体的欧拉公式的应用

2021-11-11吕孝莉

语数外学习·高中版上旬 2021年7期

吕孝莉

简单多面体的欧拉公式为 V + F - E =2,其中 V 、 F 、E 分别为简单多面体的顶点数、面数和棱数.而我们所熟悉的凸多面体就是一种简单的多面体.多面体的欧拉公式在解题中应用广泛,尤其在解答与总内角和、与面的特征、与棱的个数相关的问题中运用多面体的欧拉公式,能有效提升解题的效率.下面列举几个典型的例题来进行说明,以供读者朋友们参考.

例1.已知一个凸多面体的棱数为30、面数为12,那么这个多面体的各个面上多边形的内角总和为多少?

解析:由题意可知,凸多面体的棱数为30、面数为12,根据欧拉公式可得多面体的顶点数为 V = E - F +2=30- 12+2= 20,所以各个多边形内角的总和为(V -2)× 360°=18× 360°= 6480°,故各个面上多边形的内角总和是6480°.

解答本题,只需直接运用多面体的欧拉公式.我们只要求出了多面体的顶点数 V ,再根据公式就能得出多面体的内角总和.一般地,多面体的所有面的内角总和为(V -2)× 360°.

例2.若一个正多面体各个面的内角总和是3600°,请问它有几个面?

解析:根据正多面体的性质可知:正多面体的每个面的边数是相同的,可设其为 m ,则根据题意有 F(m -2)× 180°= 3600°,即 F·(m -2)= 20.又因为 mF =2E ,将其代入上式可得 E = F +10,再将其代入欧拉公式 V + F - E =2得 V =12.而正多面体的每个顶点处的棱数相同,可设为 n ,所以2E = nV ,于是有 E =6n , ,将其代入欧拉公式得 ,即

多面体各个面的边数 m ≥3,且每个顶点处的棱数满足3 ≤ n ≤5 .当 n =3或 n =4时,(∗ )式中的 m 无整数解;当 n =5时,由(∗ )得 m =3,所以 E =30,F =20.综上可知多面体的面数 F =20,同时也可得顶点数为12、棱数为30.所以此正多面体有20个面.

此题相对复杂,在解……

登录APP查看全文