021 不同正多邊形的組合密鋪
1、不同正多邊形的組合方法
雖然全等正多邊形拼接形成的密鋪圖形的類型不多,但是幾種邊長相等邊數(shù)不等的正多邊形的組合而構(gòu)成密鋪圖形的機會就大大增多了。不同的正多邊形組合密鋪有好多種組合方法,根據(jù)枚舉法能找到這些方法。
枚舉法是比較有效的一種歸納方法,該方法將問題的所有可能的答案一一列舉,然后根據(jù)條件判斷此答案是否合適,合適就保留,不合適就丟棄。這種方法適合上機編程實現(xiàn)。
在使用正十二多邊形以下(含正十二多邊形)的不同邊數(shù)的正多邊形密鋪中,已經(jīng)知道總共有十二種組合結(jié)構(gòu)能夠密鋪,其中包括了上節(jié)介紹的全等正三角形、全等正四邊形、全等正六邊形三種密鋪的結(jié)構(gòu)。
密鋪圖形(3,3,3,3,3,3)
密鋪圖形(4,4,4,4)
密鋪圖形(6,6,6)
除了上述三種情況外,剩下的九種情況展示如下:
①四個正三角形和一個正六邊形(3,3,3,3,6)。
②三個正三角形和兩個正方形(3,3,3,4,4)。
③兩個正三角形和兩個六邊形(3,3,6,6)。
④兩個正三角形、一個正方形和一個正十二邊形(3,3,4,12)。
⑤一個正三角形,兩個正方形和一個正六邊形(3,4,4,6)。
⑥一個正方形、一個正六邊形和一個正十二邊形(4,6,12)。
⑦一個正方形、兩個正八邊形(4,8,8)。
⑧一個正五邊形和兩個正十邊形(*5,10,10)。
⑨一個正三角形和兩個十二邊形(3,12,12)。
2、九種結(jié)構(gòu)的密鋪圖形
(1)四個正三角形和一個正六邊形
密鋪圖形(3,3,3,3,6)
(2)三個正三角形和兩個正四邊形
密鋪圖形(3,3,3,4,4)
密鋪圖形(3,3,3,4,4)
(3)兩個正三角形和兩個正六邊形
密鋪圖形(3,3,6,6)
密鋪圖形(3,3,6,6)
(4)兩個正三角形、一個正四邊形和一個正十二邊形
密鋪圖形(3,3,4,12)
(5)一個正三角形、兩個正四邊形和一個正六邊形
密鋪圖形(3,4,4,6)+(3,3,3,4,4)
(6)一個正四邊形、一個正六邊形和一個正十二邊形
密鋪圖形(4,6,12)
(7)一個正四邊形和兩個正八邊形
密鋪圖形(4,8,8)
密鋪圖形(4,8,8)
實際密鋪的瓷磚地板
(8)一個正五邊形和兩個正十邊形
圖形(*5,10,10)
為什么5前面打個星號,是有原因的。雖然上圖中正五邊形能環(huán)繞正十邊形并外接5個正十邊形。但外圈出現(xiàn)了5個較大的缺口,而且不能用別的正多邊形補上繼續(xù)鋪開,這不符合上一節(jié)關(guān)于密鋪的第③個條件,所以還不能算是密鋪圖形。
圖形(*5,10,10)
上圖中,雖然正五邊形能環(huán)繞著兩個正十邊形,但環(huán)繞層中間上、下出現(xiàn)36度的缺口不能用別的正多邊形補上,所以暫時還不是密鋪圖形。
(9)一個正三角形和兩個正十二邊形
密鋪圖形(3,12,12)
3、密鋪與鑲嵌
在目前的有關(guān)資料看到,密鋪和鑲嵌這兩者的定義是一樣的,使用起來比較混亂。顧名思義看兩者還是有點差異的。密鋪就是在平面上靠緊鋪開,但鑲嵌除了靠緊外還可能有一個嵌入的動作。
鑲嵌圖形
上圖中,參與密鋪的圖形是一個由曲線構(gòu)成的有凸有凹的圖形,你想用簡單的靠緊鋪開的方法恐怕不能達到密鋪的目的,你必須有個將凸起嵌入凹槽里往下按的動作。這樣的鋪設(shè)方法與其叫密鋪還不如叫鑲嵌更合適,因而得到的圖形就叫做鑲嵌圖形了。見下圖,在正五邊形之間嵌入四角星就構(gòu)成鑲嵌圖形了。
鑲嵌圖形
有關(guān)密鋪和鑲嵌,這里下一個新的定義:由簡單的凸多邊形參與拼接的、且靠緊就能達到鋪開的、沒空隙不覆蓋的就叫做密鋪;由復(fù)雜的圖案或有凹多邊形參與的、可能要有嵌入動作的,且達到無縫連接的密鋪就叫做鑲嵌。
下節(jié)將介紹其它多邊形密鋪與鑲嵌的問題。
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