Теорема Александрова про опуклі многогранники

Теорема Александрова про опуклі многогранники — геометрична теорема про однозначність замкненого опуклого многогранника із заданими напрямами граней, доведена О. Д. Александровим у 1937 році[1][2][3]. Зазвичай її формулюють так:

Теорема Александрова про опуклі многогранники: Якщо між гранями двох замкнутих опуклих многогранників в тривимірному евклідовому просторі встановлено взаємно-однозначна відповідність так, що (i) одиничні нормалі до відповідних граней збігаються і (ii) жодну з граней не можна вмістити всередині відповідної до неї грані паралельним перенесенням, то многогранники можна отримати один з іншого паралельним перенесенням (і, зокрема, вони конгруентні).

Вкажемо ще одне формулювання, як легко бачити, еквівалентне попередньому. В ній функція називається монотонною функцією багатокутника , якщо вона має властивість: , якщо можна вмістити всередині .

Теорема Александрова про опуклі многогранники: Нехай і — замкнені опуклі многогранники в тривимірному евклідовому просторі з гранями і відповідно, причому для будь-якого виконані умови: (i) одиничні нормалі до граней і збігаються і (ii) існує монотонна функція така, що . Тоді многогранники і отримуються один з іншого паралельним перенесенням (і, зокрема, вони конгруентні).

Коментарі

  • Для тривимірного простору теорема Александрова про опуклі многогранники узагальнює теорему єдиності Мінковського, яка стверджує, що «два рівних многогранника з попарно паралельними і рівновеликими гранями рівні і паралельно розташовані». Справді, як монотонну функцію багатокутника тут досить узяти площу.
  • Твердження, що отримується з теореми Александрова про опуклі многогранники, якщо в ній як монотонну функцію багатокутника взяти периметр, цікаве тим, що вже понад 70 років геометри не можуть знайти відповідної теореми існування.
  • В евклідовому просторі вимірності 2 твердження, аналогічне теоремі Александрова про опуклі многогранники, вірне, але тривіальне.
  • В евклідовому просторі вимірності 4 (і в усіх більш високих вимірностях) твердження, аналогічне теоремі Александрова про опуклі многогранники, невірне. Як контрприклад можна взяти чотиривимірний куб з ребром 2 і чотиривимірний прямокутний паралелепіпед з ребрами 1, 1, 3, 3.
  • Про рівність багатовимірних опуклих многогранників при умові, що їхні паралельні двовимірні грані не вміщуються, див.[4].

Див. також

Примітки

  1. А. Д. Александров, Элементарное доказательство теоремы Минковского и некоторых других теорем о выпуклых многогранниках, Известия АН СССР. Сер. мат. 1, № 4, 597—606 (1937).
  2. Александров О. Д. Вибрані праці. — Новосибірськ : Наука, 2007. — Т. 2 (Опуклі багатограники). — С. iv + 492. — 700 прим. — ISBN 978-5-02-023184-9.
  3. Л. А. Люстерник, Выпуклые фигуры и многогранники. М.: ГИТТЛ, 1956.
  4. А. И. Медяник, Одно обобщение теоремы единственности А. Д. Александрова для замкнутых выпуклых многогранников на случай -мерного пространства, Укр. геом. сб. 8, 91—94 (1970).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.