多面体、图与数论
VectorPaint 正四面体展开:把三份顶点配回同一个角
画四个等边三角形,分别核平面九段、折后六边和三对接缝,不把展开点数当立体顶点数。
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本课把四个相等三角形排成正四面体的一种展开图。重点是同一立体顶点会在平面上出现多份,以及两条边怎样配成一条接缝;它是静态拓扑与面积示意,不是可直接加工的包装刀模或应用自动折叠预览。
先画中央等边三角形
纸面取边长四,中央三角形A为零零、B为四零、C为二与二倍根号三。先用边长和高度确认它是等边,不能拿任意等腰三角形代替。画布选一千六百乘一千四百,保留负坐标区域的空间,比例每单位一百。使用数学纵向向上并记录到屏幕的换算,中央三边画成细折线身份,外轮廓与顶点文字另建层。参照欧几里得正四面体构造,只取其等边四面体对象,不将本课平面排法误写成原文完整作图。
沿三边各接一个外侧三角
在AB外侧加顶点D一为二、负二倍根号三;BC外侧加D二为六、二倍根号三;CA外侧加D三为负二、二倍根号三。连接ABD一、BCD二、CAD三,三片都朝中央三角外侧,不能把一片画到中央内部再以透明度解释重叠。逐片核三边长均四,中央与外片恰共一整边,没有缝也没有横移半边。此时平面有六个不同位置的顶点标记,D一D二D三暂时分别存在,不能提前把它们涂成一颗中心点。
给四张面和三道折边编号
将中央ABC标面零,三外片分别标面一、面二、面三。AB、BC、CA是展开中相邻两面共用的折边,外侧六段是待配对边界;每个折边只画一条线,不在两片对象边框叠加后误数成两道。先数四面、三条内部折边与六条外缘,共九个独立平面线段。四张三角各有三边的十二次出现,与九个独立线段不是同一个计数;写清三条内部边各出现两次,六条外缘各一次,正好合成十二。
逐对核对外缘接缝与端点
接缝分三对:AD一配AD三、BD一配BD二、CD二配CD三。每对都以同名A、B或C端相遇,另一端才是将要合并的D份本,不能把AD一配BD二只因长度相等。用三种线型或接缝编号一二三标示,黑白稿也能配对。折后D一、D二、D三合成同一顶点D,A、B、C各保留,所以立体共有四顶点,不是平面看到的六个,也不是每张三角三个顶点相加得到十二个。
由共面关系核六条立体边
中央三条折边AB、BC、CA折后仍各是一条立体边,外缘三对接缝再贡献AD、BD、CD,所以总共六边。四面各三边共十二次,除每边属于两面也得到六,可作为第二种检查。把ABC、ABD、BCD、CAD四组面名写在旁边,每条边都应恰出现两组,例如AB在ABC与ABD中;若某边只在一组出现,往往漏了外片或接缝配错。四减六加四等于二是此凸多面体的核对结果,不把它反过来当任意错排也必可折的证明。
面积保留而轮廓长度另算
边四的等边三角面积为四倍根号三,四片总面积十六倍根号三。平面展开图的六段外缘各长四,总边界长二十四;六条立体边的长度总和也恰好二十四,但这次数值相等来自本排法与边数,不能据此把外缘和立体边当成一组对象。可把AD一与AD三同时高亮,平面是两段,折合后只代表同一AD边;用这对具体对象再查计数身份。折边留在内部,不从面积减掉线条宽度。若另画粘贴耳或裁切余量,必须放到辅助副本并明确不属于四面表面积,本课未计算纸厚、折损或材料配合尺寸。
排查三角片镜放与接缝串号
先隐藏面色,只追中央三角和三片外侧区域,确认没有两片占同一区域。再从每个A、B、C分别沿两条外缘追到相应D份本,检查接缝编号是否一对一。若把D一D二D三误当三个独立立体角,回到合并记录修正,不要删掉一片面来迁就四顶点的答案。应用若没有三维折叠功能,就以纸面配对检验为限;手工纸样也应另记为是否实际制作,不能把一张静态展开图描述成已经完成物理折合测试。
重开按平面和立体两套数量验收
保存退出再重开,先从展开图数六处顶点位置、九条独立线段和四面,再按接缝合并成四顶点六边四面。请不看答案重新写三对外缘配对,确认端点身份没有换掉。最终输出保留折线图例、面编号、面积十六倍根号三及静态示意说明,细线不能与裁切外缘混为一类。任何尚未制作的纸样或未打开的导出格式都继续记为未验证;完成依据是边和面可以逐项追回,而不是漂亮轮廓自动保证能用于加工。
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资料核对:2026 年 11 月 14 日,VectorPaint 公开版本 1.0.8,最低要求 iOS / iPadOS 17.0。范围参照官方 App Store与Apple 公开查询。手工练习使用安装版本实际可见入口;外部演算、文字记录与示意不代表内置自动分析。本文没有逐项真机、私人文件或全部导出环境实测声明。