Sólidos de Johnson
En geometría, un sólido de Johnson es un poliedro estrictamente convexo, siendo cada una de sus caras un polígono regular. Por otra parte, no es un sólido platónico, ni un sólido de Arquímedes, ni un prisma ni un antiprisma. No se requiere que todas las caras sean un mismo polígono, o que polígonos del mismo tipo se unan por los vértices. Un ejemplo de sólido de Johnson es lapirámide de base cuadrada con lados equiláteros J1, que presenta una cara cuadrada y cuatro triangulares.
En un sólido convexo estricto, al menos tres caras concurren a un vértice, y el total de sus ángulos es menor a 360°. Dado que un polígono regular tiene ángulos de al menos 60°, a lo sumo pueden concurrir cinco caras en cada vértice. La pirámide de base pentagonal (J2) es un ejemplo de grado 5 (máximo).
Aunque no existen restricciones respecto a que un determinado polígono forme una cara de un sólido de Johnson, los polígonos aplicables siempre tienen 3, 4, 5, 6, 8 o 10 lados.
Historia
En 1966 el matemático norteamericano Norman Johnson publicó una lista de 92 sólidos, dándole nombres y número. Aunque no probó la imposibilidad de que existieran otros sólidos, hizo tal conjetura, y en 1969 Victor Zalgaller demostró que la lista era completa.
Entre los sólidos enumerados, la girobicúpula cuadrada elongada (J37) resulta única por tener vértices uniformes; cuatro caras concurren a cada vértice y su disposición es siempre la misma: tres cuadrados y un triángulo.
Nomenclatura
Los nombres listados son más descriptivos de lo que pueda parecer a simple vista. La mayoría de los sólidos de Johnson pueden construirse a partir de una pirámide, una cúpula o una rotonda, junto a sólidos platónicos, de Arquímedes, prismas y antiprismas.
- Bi- significa que hay dos copias de un sólido dado unidas base con base. En el caso de las cúpulas y rotondas, se pueden unir de manera que se encuentren caras similares (orto-) o disimilares (giro-). Según esta nomenclatura, un octaedro sería una bipirámide cuadrada, un cuboctaedro sería una girobicúpula triangular y un icosidodecaedro sería una girobirrotonda pentagonal.
- Elongado significa que se ha unido un prisma a la base de un sólido dado o entre las bases que forman un sólido dado. Según esta nomenclatura, unrombicuboctaedro sería una ortobicúpula cuadrada elongada.
- Giroelongado significa que se ha unido un antiprisma a la base de un sólido dado o entre las bases que forman un sólido dado. Un icosaedro sería una bipirámide pentagonal giroelongada.
- Aumentado significa que se ha unido una pirámide o cúpula a una de las caras del sólido dado.
- Disminuido significa que se ha quitado una pirámide o cúpula de un sólido dado.
- Giroide significa que se ha rotado una cúpula del sólido de forma que encaje de forma distinta. Un ejemplo está en la diferencia entre las orto- y las girobicúpulas.
Las tres últimas operaciones — aumento, disminución y giro — se pueden realizar más de una vez en un sólido lo suficientemente grande. Si se ha realizado una de estas operaciones dos veces, se indica con el prefijo bi- (por ejemplo, un bigiroide es un sólido que tiene dos de sus cúpulas rotadas); y si se ha realizado tres veces se indica con el prefijo tri- (por ejemplo, un sólido tridisminuido es aquél al que se le han quitado tres de sus pirámides o cúpulas).
A veces los prefijos bi- y tri- dan lugar a ambigüedad. En el caso de que sea necesario distinguir entre un sólido al que se han alterado dos caras paralelas y uno al que se han alterado dos caras oblicuas, se indica la diferencia con los prefijos para- y meta-, respectivamente. Por ejemplo, un sólido parabiaumentado es aquel al que se han aumentado dos caras paralelas, mientras que a un sólido metabiaumentado se le han aumentado dos caras oblicuas.
Enumeración
Norman W. Johnson en 1966 presentó una lista de los poliedros convexos, de caras regulares que no eran platónica, Arquímedes o prismas y antiprismas. Su lista contenía 92 poliedros.
Johnson nombre y un número éstos sólido 92 y sugirió que habría otros. En 1969, Victor Zalgaller demostró que en realidad no hay otra. Estos son llamados poliedros Johnson Solid.
Por lo tanto, todo el sólido Johnson es convexa y tiene lados regulares. Muchos de estos son derivados de la platónica, Arquímedes, prismas y antiprismas añadiendo o quitando partes.
92 Johnson Solid:
pirámides:
- pirámide Foursquare (J1);
- pirámide pentagonal (J2).
Cúpulas: sólidos que tienen dos caras paralelas (bases), de manera que la base inferior está formado por un polígono de n lados y la base mayor por un polígono lados 2N. Lateralmente, las cúpulas tienen n es cuadrada triángulos.
- cúpula triangular (J3) - base más pequeña: Triángulo; base mayor: Hexágono.
- la cúpula cuadrada (J4) - más pequeño de base: cuadrada; base mayor: Octagon.
- cúpula pentagonal (J5) - base más pequeña: Pentágono; base mayor: Decágono (Figura 1).
rotonda pentagonal: (J6) parte de un Icosidodecaedro (Arquímedes sólido). La base más pequeña es un pentágono, un decágono el más grande y se compone de triángulos y pentágonos en los laterales.
Pirámides alargado: sólido formado por una pirámide y el prisma acoplado a su base.
- Pirámide triangular alargado (J7);
- pirámide cuadrangular alargada (J8);
- Pirámide pentagonal alargada (J9) - Figura 3.
Obs: cada vez que un sólido. Johnson lleva en su nombre el término "alargado" significa que este se había expandido su tamaño mediante la adición de un prisma en el medio o al final.
Pirámides Giroalongadas: sólido formado por una pirámide y un antiprisma acoplado a su base.
- Pirámide cuadrangular Giroalongada (J10);
- Pirámide pentagonal Giroalongada (J11) - Figura 4.
Obs:. Cada vez que un sólido Johnson lleva en su nombre la palabra "giroalongada" significa que este tenía su tamaño ampliado, añadiendo un Antiprisma en el medio o al final.
Dipirâmides: sólidos formados por dos pirámides acoplan una base a otra.
- Dipirâmide triangular (J12);
- Dipirâmide pentagonal (J13) - Figura 5.
Alargadas Dipirâmides: sólidos formados por dos pirámides y un prisma entre los mismos.
- Dipirâmide alargado triangular (J14);
- Dipirâmide cuadrangular alargada (J15);
- Dipirâmide alargado pentagonal (J16) - Figura 6.
Cuadrangular Dipirâmide Giroalongada (J17): un sólido formado por dos pirámides cuadrangulares y antiprisma entre ellos.
Alargado Summit: sólido formado por una cúpula y un prisma unido a una base más grande.
- cumbre triangular alargada (J18);
- Cumbre cuadrangular alargada (J19);
- cúpula alargada pentagonal (J20) - Figura 8.
rotonda pentagonal alargados (J21): sólido formado por una rotonda pentagonal y el prisma acoplado a una base más amplia.
Summit Giroalongadas: sólido formado por una cúpula y antiprisma acoplado a una base más amplia.
- cumbre triangular Giroalongada (J22);
- Cumbre Foursquare Giroalongada (J23);
- cúpula pentagonal Giroalongada (J24) - Figura 10.
Pentagonal Rotonda Giroalongada (J25): sólido formado por una rotonda pentagonal y Antiprisma acoplado a una base más amplia.
Girobifastigium (J26): sólido formado por dos prismas triangulares conectados como se muestra en la Figura 12 (hay un posiciones de giro de los prismas). Fastigium es un término que proviene del latín y está en el extremo apical.
Ortobicúpulas: sólidos formados por dos cúpulas del mismo tipo, junto con una mayor base de base mayor, de manera que en forma cuadrada con el cuadrado y el triángulo con el triángulo.
- Ortobicúpula triangular (J27);
- Ortobicúpula Foursquare (J28);
- Ortobicúpula pentagonal (J30) - la Figura 13.
Girobicúpulas: sólidos formados por dos cúpulas del mismo tipo, junto con la base mayor base más alta, pero con un giro en la posición de una de las cúpulas, lo que hace que encaje cuadrados con triángulo y vice - versa.
- Girobicúpula Foursquare (J29);
- Girobicúpula pentagonal (J31) - la Figura 14.
Cúpularrotundas pentagonal: sólido formado por una cúpula pentagonal y una rotonda base mayor pentagonal junto con la base superior.
- Ortocúpularrotunda pentagonal (J32);
- Girocúpularrotunda pentagonal (J33).
Pentagonal Ortobirrotunda (J34): un sólido formado por dos rotondas de base pentagonal mayor junto a la base más grande, de manera que pentágonos encajan con los triángulos y pentágonos con triángulos.
Ortobicúpulas alargado: sólido con un prisma entre las dos partes de ortobicúpula.
- Ortobicúpula alargado triangular (J35);
- Ortobicúpula alargado pentagonal (J38) - Figura 17.
Alargado Girobicúpulas: sólidos con un prisma entre las dos partes de girobicúpula.
- Girobicúpula alargado triangular (J36);
- Girobicúpula cuadrangular alargada (J37);
- Girobicúpula alargado pentagonal (J39) - Figura 18.
Cúpularrotundas alargado pentagonal: sólido con un prisma pentagonal entre la cúpula y la rotonda pentagonal.
- Ortocúpularrotunda alargado pentagonal (J40);
- Girocúpularrotunda alargado pentagonal (J41).
Birrotunda alargado pentagonal: sólido con un prisma entre las dos rotondas
- Ortobirrotunda alargado pentagonal (J42);
- Girobirrotunda alargado pentagonal (J43).
Bicúpula Giroalongada: sólido con un Antiprisma entre las dos cumbres.
- Bicúpula triangular Giroalongada (J44);
- Bicúpula Foursquare Giroalongada (J45);
- Bicúpula pentagonal Giroalongada (J46) - Figura 21.
Cúpularrotunda pentagonal Giroalongada (J47): sólido con un Antiprisma entre la cúpula pentagonal y la rotonda pentagonal.
Birrotunda pentagonal Giroalongada (J48): sólido con un Antiprisma entre las dos rotondas pentagonales.
El aumento de prisma triangular
- El aumento de prisma triangular (J49): prisma triangular junto con una pirámide cuadrangular, la base, una de sus caras laterales.
- prisma triangular Biaumentado (J50): prisma triangular con dos pirámides cuadrangulares unidos por la base, se enfrenta a un lado.
- prisma triangular Triaumentado (J51): prisma triangular con tres pirámides cuadrangulares unidos por la base, se enfrenta a un lado.
Obs:. Cada vez que un sólido Johnson lleva en su nombre el término "aumento" significa que una cúpula o pirámide se añadió a una cara sólida.
prisma pentagonal Aumentado
- El aumento de pentaprisma (J52): prisma pentagonal junto con una pirámide cuadrangular, la base, una de sus caras laterales.
- Pentaprisma Biaumentado (J53): prisma pentagonal junto con dos pirámides cuadrangulares, la base, se enfrenta a la cara no adyacente.
El aumento de prisma hexagonal
- El aumento de prisma hexagonal (J54): prisma hexagonal junto con una pirámide cuadrangular, la base, una de sus caras laterales.
- prisma hexagonal Parabiaumentado (J55): prisma hexagonal con dos pirámides cuadrangulares unidos por la base, los lados opuestos.
- Hexagonal Prism Metabiaumentado (J56): prisma hexagonal con dos pirámides cuadrangulares acoplados por la base, se enfrenta a la cara no contrario.
- Prisma hexagonal Triaumentado (J57): prisma hexagonal con tres pirámides cuadrangulares acoplados, la base, alternando los lados.
Obs:. En algunas situaciones prefijo bi no es lo suficientemente específica. Por lo tanto, se añade el prefijo "a" lo que significa que la operación se llevó a cabo en dos caras opuestas o las partes sólidas. O bien, se añade al prefijo "meta", que significa que la operación se llevó a cabo en dos caras o piezas que no se oponen a la sólida.
El aumento de dodecaedro
- El aumento de dodecaedro (J58): dodecaedro junto con una pirámide pentagonal, la base de una de sus caras.
- Dodecaedro Parabiaumentado (J59) dodecaedro con dos pirámides pentagonales acoplados, la base, los lados opuestos.
- dodecaedro Metabiaumentado (J60): dodecaedro junto con dos pirámides pentagonales, la base, las caras laterales no opuestas.
- Dodecaedro Triaumentado (J61): dodecaedro con tres pirámides pentagonales acoplados, la base, las caras alternas.
Disminución icosaedro
- Icosaedro Metabidiminuído (J62): icosaedro que se removieron dos pirámides pentagonales no opuestas.
- Icosaedro Tridiminuído (J63): icosaedro que se removieron tres pirámides pentagonales.
Obs: cada vez que un sólido. Johnson lleva en su nombre el término "reducida" significa que una cúpula o pirámide fue retirado de esto.
El aumento de icosaedro Tridiminuído (J64): tridiminuído icosaedro junto con una pirámide triangular de la base, una cara, como se muestra en la Figura 26.
Tetraedro truncado Criado (J65): tetraedro truncado con una cúpula triangular adjunto, la base más grande en una de las caras hexagonales.
El aumento de cubo truncado
- El aumento de cubo truncado (J66): Cubo truncado con una cúpula cuadrangular acoplada, la base más grande, uno de los lados octogonales.
- cubo truncado Biaumentado (J67): Cubo truncado con dos cúpulas cuadrangulares acoplados por la base más grande, las caras opuestas octogonales.
Dodecaedro truncado Raised
- dodecaedro truncado aumentó (J68): dodecaedro truncado con una cúpula pentagonal acoplado por la base más grande, una de las caras decagonal.
- Dodecaedro truncado Parabiaumentado (J69): dodecaedro truncado con dos cúpulas pentagonales acoplados, la base más grande, las caras opuestas decagonal.
- Dodecaedro truncado Metabiaumentado (J70): dodecaedro truncado con dos cúpulas pentagonales acoplados, la base más grande, no caras opuestas decagonal.
- Dodecaedro truncado Triaumentado (J71): dodecaedro truncado con tres cúpulas pentagonales acoplados, la base más grande, las caras decagonales alternos.
rombicosidodecaedro convertido
- rombicosidodecaedro girado (J72): rombicosidodecaedro en el que una de las cúpulas pentagonales sufrieron un giro en relación a su posición normal.
- Rombicosidodecaedro Parabigirado (J73): rombicosidodecaedro en el que dos cúpulas pentagonales opuestas sufrieron un giro en la posición normal.
- Rombicosidodecaedro Metabigirado (J74): rombicosidodecaedro en el que dos cúpulas pentagonales no opuestas sufrieron un giro en la posición normal.
- Rombicosidodecaedro Trigirado (J75): rombicosidodecaedro en el que tres cúpulas pentagonales sufrieron un giro en la posición normal.
Obs: cada vez que un sólido. Johnson lleva en su nombre el término "volvió" significa que una parte se hace girar con relación a su orientación normal.
Disminución rombicosidodecaedro
- Disminución del rombicosidodecaedro (J76): rombicosidodecaedro que se eliminó una cúpula pentagonal.
- Rombicosidodecaedro Parabidiminuído (J80): rombicosidodecaedro que se removieron dos cúpulas pentagonales opuestas.
- Rombicosidodecaedro Metabidiminuído (J81): rombicosidodecaedro que se removieron dos cúpulas pentagonales no opuestas.
- Rombicosidodecaedro Tridiminuído (J83): rombicosidodecaedro que se removieron tres cúpulas pentagonales.
Disminución del rombicosidodecaedro dada vuelta
- Rombicosidodecaedro Disminución Paragirado (J77): rombicosidodecaedro disminuyó en el que la cúpula pentagonal opuesta a la retirada sufrió un giro en la posición normal.
- Rombicosidodecaedro Disminución Metagirado (J78): rombicosidodecaedro disminuyó en la que una cúpula pentagonal no se opone a que la retirada sufrió un giro en la posición normal.
- Disminución del rombicosidodecaedro Bigirado (J79): rombicosidodecaedro disminuyó en el que dos cúpulas pentagonales sufrieron un giro en la posición normal.
Snub Disfenóide (J84): disfenóide un tetraedro formado caras congruentes. Por consiguiente, el tetraedro regular es un disfenóide. Brevemente, el proceso de formación de chata disfenóide implica mover algunas caras de un tetraedro regular y llenar los espacios formados con triángulos equiláteros.
Antiprisma Cuadrado Romo (J85): una plaza Antiprisma que aumentó el número de triángulos laterales.
Esfenocorona (J86): sólido formado por una esfenooccipital y una corona. Una corona es una composición de 8 triángulos. Una luna es una composición de dos triángulos y un cuadrado, triángulos que se adjuntan en lados opuestos de la plaza. A esfeno es una composición de dos Lunas adyacentes.
El aumento de Esfenocorona (J87): esfenocorona acoplado con una pirámide cuadrangular, la base de uno de los lados cuadrados.
Esfenomegacorona (J88): sólido formado por un esfeno y megacorona (corona expandida, formado por 12 triángulos).
Hebesfenomegacorona (J89): sólido formado por una hebesfeno (composición de tres Lunas en la secuencia) y un megacorona.
Disfenocingulum (J90): sólido formado por una disfeno (composición de dos esfenos) y cíngulo (composición de triángulos 12, dispuestas a modo de cinturón).
Bilunabirrotunda (J91): formado por dos lunas sólidos en posiciones opuestas y dos rotondas (unas piezas Icosidodecaedro, cada uno compuesto de dos triángulos y pentágonos dos).
Triangular Hebesfenorrotunda (J92): hebesfeno compuesto sólido de una rotonda y una (parte de una Icosidodecaedro compuesto de cuatro triángulos y pentágonos tres), y una composición de un hexágono y tres triángulos
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