正多面體是指每一面都是全等正多邊形的多面體,是幾何的重要課題,在自然界的化學分子結構或生物體中,經常可看到。

生活中常見的足球圖案,似乎也是一個球形的正多面體,但其實不是(請參考註解一)。下圖取自Adobe Stock網站,有標註為AI生成,看得出什麼問題嗎?

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答案是正六邊形無法形成正多面體(或球體)。兩千多年前的希臘數學家,就已經證明三維空間中的正多面體只有五種:

  1. 正四面體:4面均為正三角形,有4個頂點
  2. 正六面體:6面均為正方形,有8個頂點
  3. 正八面體:8面均為正三角形,有6個頂點
  4. 正十二面體:12面均為正五邊形,有20個頂點
  5. 正二十面體:20面均為正三角形,有12個頂點

也就是說,只有用正三角形、正四邊形、正五邊形才能做出正多面體(或球體)。

其中筆者認為最特殊的,是正十二面體,每一面居然是正五邊形,而且是頂點數目最多。因此本節就來挑戰做個正十二面體。

第一步最難,要算出正十二面體的20個頂點座標,以及每一面的頂點索引。筆者試著請 ChatGPT 或 Gemini 協助,經過多次溝通,最後產出的結果如下,很像現代雕塑作品,但不是我們想要的:

截圖 2025-04-10 清晨7.46.37.png

最後還是用老辦法,透過搜尋找到著名Java講師林信良(1975-2022 已故)的網站資料,才順利做出正十二面體: