Русская Википедия:Теорема Эйлера для многогранников

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Теорема Эйлера для многогранников — теорема, устанавливающая связь между числом вершин, рёбер и граней для многогранников, топологически эквивалентных сфере.

Формулировка

Пусть <math>\Beta</math> — число вершин выпуклого многогранника, <math>\Rho</math> — число его рёбер и <math>\Gamma</math> — число граней. Тогда верно равенство

<math>\Beta -\Rho +\Gamma = 2</math>

Примеры для правильных многогранников:

Правильный
многогранник
Вершин (В) Рёбер (Р) Граней (Г) ВР + Г
Тетраэдр Шаблон:04 Шаблон:06 Шаблон:04 2
Куб Шаблон:08 12 Шаблон:06 2
Октаэдр Шаблон:06 12 Шаблон:08 2
Додекаэдр 20 30 12 2
Икосаэдр 12 30 20 2

История

В 1620 году Рене Декарт показал, что сумма углов всех граней многогранника равна одновременно <math>360^\circ (\Rho - \Gamma)</math> и <math>360^\circ (\Beta - 2)</math>. Из этого непосредственно следует утверждение теоремы.

В 1750 году Леонард Эйлер доказал тождество для выпуклых многогранников. Теорема Эйлера заложила фундамент нового раздела математики — топологии. Более строгое доказательство дал Коши в 1811 г.

Долгое время считалось, что соотношение Эйлера справедливо для любых многогранников. Первый контрпример дал Симон Люилье в 1812 г.; при рассмотрении коллекции минералов он обратил внимание на прозрачный кристалл полевого шпата, внутри которого был чёрный кубический кристалл сернистого свинца. Люилье понял, что куб с кубической полостью внутри не подчиняется формуле Эйлера. Позже были обнаружены и другие контрпримеры (например, два тетраэдра, склеенные по ребру или имеющие общую вершину), и формулировка теоремы была уточнена: она верна для многогранников, топологически эквивалентных сфере[1].

Обобщения

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания


Шаблон:Многогранники