Введение

В геометрии однородный многогранник — это многогранник, грани которого являются правильными многоугольниками и который обладает вершинной транзитивностью (транзитивен относительно своих вершин, изогонален, то есть существует изометрия, отображающая любую вершину на любую другую). Из этого следует, что все вершины конгруэнтны, и многогранник обладает высокой степенью зеркальной и вращательной симметрии. Однородные многогранники можно разделить на выпуклые формы с выпуклыми правильными многоугольниками в качестве граней и звездные формы. Звездные формы имеют либо правильные звездные многоугольники в качестве граней, либо звездчатые вершины, либо и то, и другое. В этот список входят:
все 75 непризматических однородных многогранников;
несколько представителей бесконечных множеств призм и антипризм;
один вырожденный многогранник — фигура Скиллинга с перекрывающимися ребрами. Доказано, что существует только 75 однородных многогранников, помимо бесконечных семейств призм и антипризм. Джон Скиллинг обнаружил упущенный вырожденный пример, ослабив условие, что на ребре могут встречаться только две грани. Это вырожденный однородный многогранник, а не просто однородный многогранник, поскольку некоторые пары ребер совпадают. Не включены:
соединения однородных многогранников;
40 потенциальных однородных многогранников с вырожденными звездчатыми вершинами, имеющими перекрывающиеся ребра (не учтены Коксетером);
равномерные замощения (бесконечные многогранники):
11 евклидовых выпуклых равномерных замощений;
28 евклидовых невыпуклых или апирогональных равномерных замощений;
бесконечное количество равномерных замощений на гиперболической плоскости. Любые полигоны или 4-мерные политопы.

Названия многогранников по числу сторон

Существуют общепринятые геометрические названия для наиболее распространенных многогранников. Пять платоновых тел называются тетраэдром, гексаэдром, октаэдром, додекаэдром и икосаэдром, имеющими соответственно 4, 6, 8, 12 и 20 граней. Правильный гексаэдр — это куб.

Таблица многогранников

Выпуклые формы перечислены в порядке увеличения числа граней, сходящихся в вершине, начиная с 3 граней на вершину, и в порядке возрастания числа сторон каждой грани. Такая последовательность позволяет выявить топологические сходства. Существует бесконечно много призм и антипризм, по одной для каждого правильного многоугольника; перечислены случаи до 12-угольников включительно.

Выпуклые однородные полиэдры

Имя Изображение Тип вершины Символ Витхоффа Симм. C# W# U# K# Верш. Рёбра Грани Грани по типу Тетраэдр 3.3.3 3 2 3 Td C15 W001 U01 K06 4 6 4 4{3} Треугольная призма 3.4.4 2 3 2 D3h C33a — U76a K01a 6 9 5 2{3}+3{4} Усечённый тетраэдр 3.6.6 2 3 3 Td C16 W006 U02 K07 12 18 8 4{3}+4{6} Усечённый куб 3.8.8 2 3 4 Oh C21 W008 U09 K14 24 36 14 8{3}+6{8} Усечённый додекаэдр 3.10.10 2 3 5 Ih C29 W010 U26 K31 60 90 32 20{3}+12{10} Куб 4.4.4 3 2 4 Oh C18 W003 U06 K11 8 12 6 6{4} Пятиугольная призма 4.4.5 2 5 2 D5h C33b — U76b K01b 10 15 7 5{4}+2{5} Шестиугольная призма 4.4.6 2 6 2 D6h C33c — U76c K01c 12 18 8 6{4}+2{6} Семиугольная призма 4.4.7 2 7 2 D7h C33d — U76d K01d 14 21 9 7{4}+2{7} Восьмиугольная призма 4.4.8 2 8 2 D8h C33e — U76e K01e 16 24 10 8{4}+2{8} Девятиугольная призма 4.4.9 2 9 2 D9h C33f — U76f K01f 18 27 11 9{4}+2{9} Десятиугольная призма 4.4.10 2 10 2 D10h C33g — U76g K01g 20 30 12 10{4}+2{10} Одиннадцатиугольная призма 4.4.11 2 11 2 D11h C33h — U76h K01h 22 33 13 11{4}+2{11} Двенадцатиугольная призма 4.4.12 2 12 2 D12h C33i — U76i K01i 24 36 14 12{4}+2{12} Усечённый октаэдр 4.6.6 2 4 3 Oh C20 W007 U08 K13 24 36 14 6{4}+8{6} Усечённый кубооктаэдр 4.6.8 2 3 4 Oh C23 W015 U11 K16 48 72 26 12{4}+8{6}+6{8} Усечённый икосидодекаэдр 4.6.10 2 3 5 Ih C31 W016 U28 K33 120 180 62 30{4}+20{6}+12{10} Додекаэдр 5.5.5 3 2 5 Ih C26 W005 U23 K28 20 30 12 12{5} Усечённый икосаэдр 5.6.6 2 5 3 Ih C27 W009 U25 K30 60 90 32 12{5}+20{6} Октаэдр 3.3.3.3 4 2 3 Oh C17 W002 U05 K10 6 12 8 8{3} Квадратная антипризма 3.3.3.4 2 2 4 D4d C34a — U77a K02a 8 16 10 8{3}+2{4} Пятиугольная антипризма 3.3.3.5 2 2 5 D5d C34b — U77b K02b 10 20 12 10{3}+2{5} Шестиугольная антипризма 3.3.3.6 2 2 6 D6d C34c — U77c K02c 12 24 14 12{3}+2{6} Семиугольная антипризма 3.3.3.7 2 2 7 D7d C34d — U77d K02d 14 28 16 14{3}+2{7} Восьмиугольная антипризма 3.3.3.8 2 2 8 D8d C34e — U77e K02e 16 32 18 16{3}+2{8} Девятиугольная антипризма 3.3.3.9 2 2 9 D9d C34f — U77f K02f 18 36 20 18{3}+2{9} Десятиугольная антипризма 3.3.3.10 2 2 10 D10d C34g — U77g K02g 20 40 22 20{3}+2{10} Одиннадцатиугольная антипризма 3.3.3.11 2 2 11 D11d C34h — U77h K02h 22 44 24 22{3}+2{11} Двенадцатиугольная антипризма 3.3.3.12 2 2 12 D12d C34i — U77i K02i 24 48 26 24{3}+2{12} Кубооктаэдр 3.4.3.4 2 3 4 Oh C19 W011 U07 K12 12 24 14 8{3}+6{4} Ромбокубооктаэдр 3.4.4.4 3 4 2 Oh C22 W013 U10 K15 24 48 26 8{3}+(6+12){4} Ромбикосидодекаэдр 3.4.5.4 3 5 2 Ih C30 W014 U27 K32 60 120 62 20{3}+30{4}+12{5} Икосидодекаэдр 3.5.3.5 2 3 5 Ih C28 W012 U24 K29 30 60 32 20{3}+12{5} Икосаэдр 3.3.3.3.3 5 2 3 Ih C25 W004 U22 K27 12 30 20 20{3} Скрученный куб 3.3.3.3.4 2 3 4 O C24 W017 U12 K17 24 60 38 (8+24){3}+6{4} Скрученный додекаэдр 3.3.3.3.5 2 3 5 I C32 W018 U29 K34 60 150 92 (20+60){3}+12{5}

Однородные звездные полиэдры

Формы, содержащие только выпуклые грани, перечислены первыми, затем следуют формы со звездными гранями. Опять же, существует бесконечно много призм и антипризм; они перечислены здесь до 8-угольных. У однородных многогранников 3 3, , 3, 3 и (3) есть некоторые грани, возникающие в виде сопланарных пар. (Coxeter et al. 1954, стр. 423, 425, 426; Skilling 1975, с. 123)
Название Изображение Wythsym Верш. фиг. Симм. C# W# U# K# Верш. Рёбра Грани Хи Ориентир.? Плотн. Грани по типу Октагемиоктаэдр 3 3 6 6.3 Oh C37W068 U03 K08 12 24 12 0 Да 8{3}+4{6} Тетрагемигексаэдр 3 2 4 4.3 Td C36W067 U04 K09 6 12 7 1 Нет 4{3}+3{4} Кубогемиоктаэдр 4 3 6 6.4 Oh C51W078 U15 K20 12 24 10 −2 Нет 6{4}+4{6} Великий додекаэдр 2 5 (5.5.5.5.5)/2 Ih C44W021 U35 K40 12 30 12 −6 Да 12{5} Великий икосаэдр 2 3 (3.3.3.3.3)/2 Ih C69W041 U53 K58 12 30 20 2 Да 20{3} Великий дитригональный икозидодекаэдр 3 5 (5.3.5.3.5.3)/2 Ih C61W087 U47 K52 20 60 32 −8 Да 20{3}+12{5} Малый ромбигексаэдр 2 4 () 4.8 Oh C60W086 U18 K23 24 48 18 −6 Нет 12{4}+6{8} Малый кубикубоктаэдр 4 4 8 8.4 Oh C38W069 U13 K18 24 48 20 −4 Да 8{3}+6{4}+6{8} Великий ромбикубоктаэдр 4 2 4 4.4 Oh C59W085 U17 K22 24 48 26 2 Да 8{3}+(6+12){4} Малый додекагемидодекаэдр 5 5 10 10.5 Ih C65W091 U51 K56 30 60 18 −12 Нет 12{5}+6{10} Великий додекагеми икосаэдр 5 3 6 6.5 IhC81 W102 U65 K70 30 60 22 −8 Нет 12{5}+10{6} Малый икозигемидодекаэдр 3 5 10 10.3 Ih C63W089 U49 K54 30 60 26 −4 Нет 20{3}+6{10} Малый додекозикосаэдр 3 5 () 10.6 Ih C64W090 U50 K55 60 120 32 −28 Нет 20{6}+12{10} Малый ромбидодекаэдр 2 5 () 10.4 Ih C46W074 U39 K44 60 120 42 −18 Нет 30{4}+12{10} Малый додекозикозидодекаэдр 5 5 10 10.5 IhC42 W072 U33 K38 60 120 44 −16 Да 20{3}+12{5}+12{10} Ромбикосаэдр 2 3 () 6.4 IhC72 W096 U56 K61 60 120 50 −10 Нет 30{4}+20{6} Великий икозикозидодекаэдр 5 3 6 6.5 Ih C62W088 U48 K53 60 120 52 −8 Да 20{3}+12{5}+20{6} Пентаграммическая призма 2 2 .4.4 D5h C33b — U78a K03a 10 15 7 2 Да 5{4}+2 Гептаграммическая призма (7/2) 2 2 .4.4 D7h C33d — U78b K03b 14 21 9 2 Да 7{4}+2 Гептаграммическая призма (7/3) 2 2 .4.4 D7h C33d — U78c K03c 14 21 9 2 Да 7{4}+2 Октаграммическая призма 2 2 .4.4 D8h C33e — U78d K03d 16 24 10 2 Да 8{4}+2 Пентаграммический антипризма 2 2 .3.3.3 D5h C34b — U79a K04a 10 20 12 2 Да 10{3}+2 Пентаграммический перекрещенный антипризма 2 2 .3.3.3 D5d C35a — U80a K05a 10 20 12 2 Да 10{3}+2 Гептаграммический антипризма (7/2) 2 2 .3.3.3 D7h C34d — U79b K04b 14 28 16 2 Да 14{3}+2 Гептаграммический антипризма (7/3) 2 2 .3.3.3 D7d C34d — U79c K04c 14 28 16 2 Да 14{3}+2 Гептаграммический перекрещенный антипризма 2 2 .3.3.3 D7h C35b — U80b K05b 14 28 16 2 Да 14{3}+2 Октаграммический антипризма 2 2 .3.3.3 D8d C34e — U79d K04d 16 32 18 2 Да 16{3}+2 Октаграммический перекрещенный антипризма 2 2 .3.3.3 D8d C35c — U80c K05c 16 32 18 2 Да 16{3}+2 Малый звездчатый додекаэдр 5 2 5 Ih C43 W020 U34 K39 12 30 12 −6 Да 12 Великий звездчатый додекаэдр 3 2 3 Ih C68 W022 U52 K57 20 30 12 2 Да 12 Дитригональный додекадодекаэдр 3 5 (.5)3 Ih C53 W080 U41 K46 20 60 24 −16 Да 12{5}+12 Малый дитригональный икозидодекаэдр 3 3 (.3)3 Ih C39 W070 U30 K35 20 60 32 −8 Да 20{3}+12 Звездчатый усеченный гексаэдр 2 3 3 Oh C66 W092 U19 K24 24 36 14 2 Да 8{3}+6 Великий ромбигексаэдр 2 () 4 Oh C82 W103 U21 K26 24 48 18 −6 Нет 12{4}+6 Великий кубикубоктаэдр 3 4 .3 4 Oh C50 W077 U14 K19 24 48 20 −4 Да 8{3}+6{4}+6 Великий додекагемидодекаэдр Ih C86 W107 U70 K75 30 60 18 −12 Нет 12+6 Малый додекагемикосаэдр 3 6 6. Ih C78 W100 U62 K67 30 60 22 −8 Нет 12+10{6} Додекадодекаэдр 2 5 (.5)2 Ih C45 W073 U36 K41 30 60 24 −6 Да 12{5}+12 Великий икозигемидодекаэдр 3 3 Ih C85 W106 U71 K76 30 60 26 −4 Нет 20{3}+6 Великий икозидодекаэдр 2 3 (.3)2 Ih C70 W094 U54 K59 30 60 32 2 Да 20{3}+12 Кубически усеченный кубоктаэдр 3 4 .6.8 Oh C52 W079 U16 K21 48 72 20 −4 Да 8{6}+6{8}+6 Великий усеченный кубоктаэдр 2 3 .4. Oh C67 W093 U20 K25 48 72 26 2 Да 12{4}+8{6}+6 Усеченный великий додекаэдр 2 5 10.10. Ih C47 W075 U37 K42 60 90 24 −6 Да 12+12{10} Малый звездчатый усеченный додекаэдр 2 5 5 Ih C74 W097 U58 K63 60 90 24 −6 Да 12{5}+12 Великий звездчатый усеченный додекаэдр 2 3 3 Ih C83 W104 U66 K71 60 90 32 2 Да 20{3}+12 Усеченный великий икосаэдр 2 3 6.6. Ih C71 W095 U55 K60 60 90 32 2 Да 12+20{6} Великий додекозикосаэдр 3 () 6 Ih C79 W101 U63 K68 60 120 32 −28 Нет 20{6}+12 Великий ромбидодекаэдр 2 () 4 Ih C89 W109 U73 K78 60 120 42 −18 Нет 30{4}+12 Икозидодекадодекаэдр 5 3 6 6.5Ih C56 W083 U44 K49 60 120 44 −16 Да 12{5}+12+20{6} Малый дитригональный додекозикозидодекаэдр 3 5 10 10.3 Ih C55 W082 U43 K48 60 120 44 −16 Да 20{3}+12+12{10} Великий дитригональный додекозикозидодекаэдр 3 5 .3 5 Ih C54 W081 U42 K47 60 120 44 −16 Да 20{3}+12{5}+12 Великий додекозикозидодекаэдр 3 3 Ih C77 W099 U61 K66 60 120 44 −16 Да 20{3}+12+12 Малый икозикозидодекаэдр 3 3 6 6.3 Ih C40 W071 U31 K36 60 120 52 −8 Да 20{3}+12+20{6} Ромбидодекадодекаэдр 5 2 4 4.5 Ih C48 W076 U38 K43 60 120 54 −6 Да 30{4}+12{5}+12 Великий ромбикозидодекаэдр 3 2 4 4.3 Ih C84 W105 U67 K72 60 120 62 2 Да 20{3}+30{4}+12 Икозиусеченный додекадодекаэдр 3 5 .6.10 Ih C57 W084 U45 K50 120 180 44 −16 Да 20{6}+12{10}+12 Усеченный додекадодекаэдр 2 5 .4. Ih C75 W098 U59 K64 120 180 54 −6 Да 30{4}+12{10}+12 Великий усеченный икозидодекаэдр 2 3 .4.6 Ih C87 W108 U68 K73 120 180 62 2 Да 30{4}+20{6}+12 Сноб-додекадодекаэдр 2 5 3.3 3.5 I C49 W111 U40 K45 60 150 84 −6 Да 60{3}+12{5}+12 Обратный сноб-додекадодекаэдр 2 5 3 3.3.5 I C76 W114 U60 K65 60 150 84 −6 Да 60{3}+12{5}+12 Великий снобикозидодекаэдр 2 3 34. I C73 W113 U57 K62 60 150 92 2 Да (20+60){3}+12 Великий перевернутый снобикозидодекаэдр 2 3 34. I C88 W116 U69 K74 60 150 92 2 Да (20+60){3}+12 Великий ретроснобикозидодекаэдр 2 (34. )/2 I C90 W117 U74 K79 60 150 92 2 Да 37 (20+60){3}+12 Великий сноб-додекозикозидодекаэдр 3 33 3. I C80 W115 U64 K69 60 180 104 −16 Да (20+60){3}+(12+12) Снобикозидодекадодекаэдр 3 5 33.5.3. I C58 W112 U46 K51 60 180 104 −16 Да (20+60){3}+12{5}+12 Малый сноб-икозикозидодекаэдр 3 3 35. Ih C41 W110 U32 K37 60 180 112 −8 Да (40+60){3}+12 Малый ретроснобикозикозидодекаэдр (35. )/2 Ih C91 W118 U72 K77 60 180 112 −8 Да 38 (40+60){3}+12 Великий дирхомбикозидодекаэдр 3 (4 4.3. 4 4. )/2 Ih C92 W119 U75 K80 60 240 124 −56 Нет 40{3}+60{4}+24

Особый случай

Имя Изображение Уайтсим Верт. фиг. Символ C# W# U# K# Вершины Рёбра Грани Хи Ориентируемый? Плотность Грани по типу Великий диснубдиромбидодекаэдр (3) (.4.3.3.3.4. .4 4)/2 Ih —— — — 60 360 (*) 204 −96 Нет 120{3}+60{4}+24

Великий диснубдиромбидодекаэдр имеет 240 из 360 рёбер, совпадающих в пространстве в 120 парах. Из-за этой вырожденности рёбер он не всегда считается однородным многогранником.