Math Labs
Công thứcĐã chứng minh

Công thức đa diện Euler

Phát biểu

Với mọi khối đa diện lồi có VV đỉnh, EE cạnh và FF mặt, ta có V−E+F=2V - E + F = 2.

Vì sao đúng?

Trải mặt của một khối đa diện ra mặt phẳng (bỏ một mặt rồi kéo phần còn lại phẳng ra) ta được một đồ thị phẳng liên thông; đại lượng V - E + F không đổi dù ta xây dựng hay đơn giản hoá đồ thị đó thế nào, vì thêm một đỉnh trên cạnh, hay thêm một cạnh chia đôi một mặt, luôn làm hai trong ba số đó thay đổi +1 và -1 cùng lúc.

Phác thảo chứng minh

Chiếu các cạnh của khối đa diện lên một mặt cầu quanh một điểm bên trong, sau đó chọc thủng mặt cầu qua phần trong của một mặt rồi trải phẳng thành một đồ thị phẳng. Tam giác hoá mọi mặt không phải tam giác bằng cách thêm các đường chéo (mỗi đường chéo thêm một cạnh và một mặt, không làm đổi V - E + F), rồi lần lượt bỏ một cạnh biên chung của hai tam giác - thao tác này hoặc bỏ một cạnh và một mặt, hoặc bỏ một đỉnh, hai cạnh và một mặt, và trong cả hai trường hợp V - E + F vẫn không đổi. Quá trình kết thúc khi chỉ còn một tam giác, lúc đó V - E + F = 3 - 3 + 1 = 1; cộng lại mặt đã bỏ ban đầu ta được V - E + F = 2.

Người phát biểu

Người chứng minh

Chủ đề chứa định lý này

Định lý liên quan

Chứng minh từng bước

Tài liệu tham khảo

  1. David S. Richeson (2008). Euler's Gem: The Polyhedron Formula and the Birth of Topology
  2. Augustin-Louis Cauchy (1813). Recherches sur les polyèdres — première partie