上图的拍摄者一定是个桌游达人,五种正多面体骰子的全家福竟然都能被他搞出来。我们自然会想到一个有趣的问题:还有别的形状的骰子吗?或者更“数学”一些的说法,在凸多面体的每个面上都标一个数字,能用来当骰子的就只有这五种吗?看上去似乎是这样:只有正多面体才能保证这颗骰子是“公平”的。呃⋯⋯是吗?
事实上,对于骰子来说, 正多面体不是必要的。至少不需要那么“正”——只需要满足多面体每个面的地位都相同就可以了。例如,取两个全等的正 n 棱锥,底面和底面互相粘在一起,就能得到一个有 2n 个面的多面体。
这个多面体不是正多面体,不同顶点所处的位置是有区别的,不同的棱也有本质上的区别。不过,这个多面体的每个面的情况都是一样的,这就足以让它成为一颗公正的骰子了。
有没有同样满足要求,但却没这么“平凡”的多面体呢?还真有不少。下图是把四个相同的三棱锥分别粘在一个正四面体的各面得到的十二面体。
满足要求的最简单的多面体则是这样一个四面体,它由一个长方体 6 个面上的对角线组成。
这个四面体看上去似乎很不规则,但仔细看看便能看出,它的每个面恰好都是一个由三种不同长度的棱组成的三角形,并且这三条棱各自的另一侧正好分别对应着另外的三个面。因此,这是一个满足要求的多面体。
类似的多面体还有很多,这里有一个图鉴,有兴趣的读者不妨前去围观。
其实,可以用来当骰子的多面体要求还可以更松一些。如果在一个多面体中,所有面可以分成 n 组,每一组的形状和地位都完全相等,那么我们也可以把它做成一颗有 n 个“广义面”的骰子。下图便是一个简单的例子。
我们可以把上面这个多面体的 12 个面分成四组,每组各含一个正方形和两个三角形。由于不同的组之间没有本质区别,因此把第 i 组里的三个面都标上数字 i ,或者干脆大手笔地在整组面上标数字,一颗符合要求的骰子就诞生了。套用这种方法,我们可以生成面的组数任意多并且每一组包含面数也任意多的骰子。
非平凡的此类多面体也是有的。下图便是一个由 4 个正方形和 4 个正三角形拼成的八面体。
这个图形大致可以看作是有四个“侧面”。如果把这些“侧面”分别标作 1 、 2 、 3 、 4 ,也可以成为一个符合要求的骰子。
如果你对这个话题感兴趣,欢迎继续阅读:
http://loki3.com/poly/fair-dice.html
http://www.maa.org/editorial/mathgames/mathgames_05_16_05.html
如果你对各种诡异形状的骰子感兴趣,你一定会喜欢这个:
http://www.dicecollector.com/DICEINFO_WHAT_SHAPES_DO_DICE_HAVE.html
玩D&D经典的20面骰…
不知道考试的时候用橡皮丢是不是公平的
请问M67的3D图是用什么画的…很赞啊
SF?
玩D&D经典的20面骰…
不知道考试的时候用橡皮丢是不是公平的
请问M67的3D图是用什么画的…很赞啊
能不能介绍一下
@DHM,图应该是Mathamatica画的吧?
Mathamatica怎么画这样的…
我表示是小白只会画函数图象…
今天参观了真人版的 Matrix67,发现 AboutMe 中的照片真嫩……
一般会用铅笔代替六面体骰子,中华那种
(考试时更能完美地解决三选一的囧况)
倒数第二个图其实有实际的东西对应,佛教里面的占察轮就是那个形状的
中心没问题吗?
重心没问题吗?
骰子要能够实用,最好还得静止后任何一面都可能正面朝上。
不懂。。。这个概率怎么算。。
被吓趴下了。。。
可是非正多面体各面朝上概率明显不能认为一样,那么反过来是不是认为如果一个骰子只要各面朝上的概率相同就是公平的,即使每面大小不同也是?
弱弱问一句:博主,你博客的模板这样设计pv高吗?
其实翻进来的时候大概想到了,但是却没发现这么多神奇的,甚至那个长方体里的那个骰子。。那个形体看过无数遍。。都没想到这个。。
而且。。楼上。。您觉得MATRIX67在乎PV么??
那位不应该是桌游爱好者,桌游的骰子好像是4,6,8,10,12,20面,没有四面的,多个十面的,所以那位应该也是数学爱好者。
淘宝上居然没有四面体的骰子!?
m大牛,有木有兴趣关心一下今年数模美赛的B题?
“满足多面体每个面的地位都相同”不够精确啊
换成下面条件可以吗?
各面朝下处于稳定状态时的重心高度相等
matrix,你好!
一直很关注你的文章
对你的数学才情也很敬佩
我在做软件编程方面的培训
其中有一门课是关于“算法”方面的
不知道你是否也精于此?
你这种深入浅出
富有趣味性的讲解
也正是我所追求的~
有兴趣并且有时间的时候
希望能够聊一聊
matrix你的诺基亚N82还在吗
大多数约翰逊多面体做出来的骰子(例如最后两个),掷出的数字不是公平的吧
这么说所有的卡塔兰立体,双棱锥和偏方面体都可以做骰子了
为什么没有技术面的均匀的骰子?
这有一些多面体的骰子 http://www.dice.co.uk/fs_poly.htm
看到最后一个链接的图,好多高级的骰子都类似魔方咧~~~ http://photo.renren.com/photo/ap/Qg4p6t43L1
好漂亮的多面体!如果都做成魔方就好了哈哈哈~
寒假我去湖南省博物馆看到一种18面的骰子…但那个具体长啥样没看清
考虑到制造难度,正多面体是最经济的满足要求的形态吗?
只保证各面相等应该不会公平吧,应该也考虑每个面支撑时受力,然后稳定性。。。。。
我觉得,每个面朝下时的重心都应该在这个面的重心所在地垂直该面的直线上才公平吧?
其实有些道理就是这样吧!
一个球形 均匀地散布100个同样大小的圆面 100面骰
每个东西都有它的微妙之处。数学能证明一切