En geometría, los poliedros son objetos tridimensionales en los que los puntos están conectados por líneas para formar polígonos . Los puntos, líneas y polígonos de un poliedro se denominan vértices , aristas y caras , respectivamente. [1] Se considera que un poliedro es convexo si: [2]
El camino más corto entre dos de sus vértices se encuentra en su interior o en su límite .
Ninguna de sus caras es coplanar , es decir, no comparten el mismo plano y no quedan “planas”.
Ninguno de sus bordes es colineal , es decir, no son segmentos de la misma línea.
Un poliedro convexo cuyas caras son polígonos regulares se conoce como sólido de Johnson o, a veces, como sólido de Johnson-Zalgaller . Algunos autores excluyen los poliedros uniformes de la definición. Un poliedro uniforme es un poliedro en el que las caras son regulares y son isogonales ; los ejemplos incluyen sólidos platónicos y arquimedianos , así como prismas y antiprismas . [3]
Los sólidos de Johnson reciben su nombre del matemático estadounidense Norman Johnson (1930-2017), quien publicó una lista de 92 poliedros de este tipo en 1966. Su conjetura de que la lista estaba completa y no existían otros ejemplos fue demostrada por el matemático ruso-israelí Victor Zalgaller (1920-2020) en 1969. [4]
La siguiente tabla contiene los 92 sólidos de Johnson, con longitud de arista . La tabla incluye la enumeración del sólido (denotada como ). [7] También incluye el número de vértices, aristas y caras de cada sólido, así como su grupo de simetría , área de superficie y volumen . Cada poliedro tiene sus propias características , incluyendo simetría y medida. Se dice que un objeto tiene simetría si hay una transformación que lo asigna a sí mismo. Todas esas transformaciones pueden estar compuestas en un grupo , junto con el número de elementos del grupo , conocido como orden . En el espacio bidimensional, estas transformaciones incluyen rotar alrededor del centro de un polígono y reflejar un objeto alrededor de la bisectriz perpendicular de un polígono. Un polígono que se rota simétricamente por se denota por , un grupo cíclico de orden ; combinando esto con la simetría de reflexión da como resultado la simetría del grupo diedro de orden . [8] En los grupos de puntos de simetría tridimensionales , las transformaciones que preservan la simetría de un poliedro incluyen la rotación alrededor de la línea que pasa por el centro de la base, conocida como eje de simetría , y la reflexión relativa a los planos perpendiculares que pasan por la bisectriz de una base, que se conoce como simetría piramidal de orden . La transformación que preserva la simetría de un poliedro reflejándolo a través de un plano horizontal se conoce como simetría prismática de orden . La simetría antiprismática de orden preserva la simetría rotando su mitad inferior y reflejándose a través del plano horizontal. [9] El grupo de simetría de orden preserva la simetría mediante rotación alrededor del eje de simetría y reflexión en el plano horizontal; el caso específico que preserva la simetría mediante una rotación completa es de orden 2, a menudo denotado como . [10] La medición de los poliedros incluye el área de la superficie y el volumen . Un área es una medida bidimensional calculada por el producto de la longitud y el ancho; Para un poliedro, el área de la superficie es la suma de las áreas de todas sus caras. [11] Un volumen es una medida de una región en el espacio tridimensional. [12]El volumen de un poliedro se puede determinar de diferentes maneras: ya sea a través de su base y altura (como para las pirámides y los prismas ), cortándolo en pedazos y sumando sus volúmenes individuales, o encontrando la raíz de un polinomio que represente al poliedro. [13]
Cromwell (1997), pág. 86-87, véase la figura de la pág. 89
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^
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^ Flusser, Suk y Zitofa (2017), pág. 126.
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^ Parker (1997), pág. 264.
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Bibliografía
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