立方體半形

皮特里四面體
	以不同顏色表示每個面
類別	皮特里對偶; 正則地區圖
對偶多面體	八面體半形
數學表示法
施萊夫利符號	{3,3}π; {4,3}3
性質
面	3
邊	6
頂點	4
歐拉特徵數	F=3, E=6, V=4 （χ=1）
二面角	(不存在)
對稱性
對稱群	Td, [3,3], *332
特性
	扭歪、正則
	查; 论; 编;

立方體半形
類別	抽象多胞形（英语：Abstract polytope）; 射影多面體（英语：projective polyhedron）
對偶多面體	八面體半形
原像	立方體（半形體）
名稱	立方體半形; hemicube
數學表示法
施萊夫利符號	{4,3}/2; {4,3}3
性質
面	3
邊	6
頂點	4
歐拉特徵數	F=3, E=6, V=4 （χ=1）
組成與佈局
面的種類	正方形
頂點圖	4.4.4
對稱性
對稱群	S4, 24階
特性
	不可定向、歐拉示性數為1
圖像
	; 4.4.4; （頂點圖）
	; 八面體半形; （對偶多面體）
	查; 论; 编;

在抽象幾何學中，立方體半形是一種僅由一半數量的立方體面構成的抽象多面體。這個抽象多面體與立方體類似，它們的每個頂點都是3個正方形的公共頂點，然而立方體有6個面，而立方體半形僅有3個面；同時，這個立體無法嵌入在三維歐幾里得空間中^[2]。在拓樸學上，其可以視為正四面體的皮特里對偶^[3]。

性質

立方體半形由3個面、6條邊和4個頂點組成，每個面都是正方形，且每個頂點都是3個正方形的公共頂點，在施萊夫利符號中可以用{4,3}/2或{4,3}₃來表示，其中{4,3}代表且每個頂點都是3個正方形的公共頂點^[4]，然而{4,3}代表正常的立方體，即正六面體，因此用「/2」符號來表示所有元素都僅有立方體的一半數量^[5]^[6]。

立方體半形的對偶多面體為正八面體半形，這個在更高維度的類比結構中同樣成立，即 $n+1$ 維超方形半形（施萊夫利符號： ${\left\{4,3^{n-1}\right\}}_{n+1}$ ）的對偶多胞形為 $n+1$ 維正軸形半形（施萊夫利符號： ${\left\{3^{n-1},4\right\}}_{n+1}$ ）。^[5]^[6]

特別地，這個立體的每個面皆與相鄰面共用2條邊，且每個面都包含了立體中所有頂點。一般而言，多胞形的面可以透過其點集來決定^[7]，也就是說，一般不會存在2個相異面點集合相同的情況，因此這個立體是面無法僅從點集來確定的抽象多面體的例子之一。

構造

立方體半形可從有公共頂點的半個立方體（即三個面，下圖的I、II、III）開始構造。此形狀的邊界為一個六邊形，然後下一步是將此六條邊分成三組對邊（下圖的4、5、6），將每對邊（沿同一方向，例如順時針）黏合，就得到立方體半形^[4]。這樣的構建方式使用了正四面體的骨架^[8]，同時其構成的面不會共面^[4]，其與正四面體的皮特里多邊形相同，其骨架在圖論中對應到四面體圖，可以視為K₄完全圖嵌入於射影平面上的結果。^[4]

立方體半形	K₄完全圖	皮特里四面體

具象化

立方體半形可被視為是射影多面體（英语：projective polyhedron）（可視為由三個四邊形構成的實射影平面鑲嵌）^[9]。要將其視覺化，可以透過將射影平面構築為一個半球體，並過半球體的邊界連接對蹠點，同時確保連接的部分能將半球體平均分割成三等份。

立方體半形和半立方體不同，立方體半形是一個射影多面體（英语：projective polyhedron），且無法嵌入在三維歐幾里得空間中^[2]；而半立方體是一個位於三維歐幾里德空間中的普通多面體。雖然它們的頂點數皆為立方體的一半，立方體半形可以視為立方體的商空間，而半立方體則不是，半立方體只有頂點為立方體頂點的子集。

皮特里四面體

皮特里四面體是正四面體的皮特里對偶^[1]^[10]。在拓樸學上，這個結構與立方體半形同構，並可以視為立方體半形的一種具象化方式^[4]。相對的立方體半形的皮特里對偶為正四面體，這意味著其皮特里多邊形可以與半立方體（此例對應正四面體）的面對應^[11]。也就是說，立方體半形和正四面體互為皮特里對偶。^[1]^[10]

皮特里四面體由3個面、6條邊和4個頂點組成，其中，3個面皆為正四面體的皮特里多邊形。正四面體的皮特里多邊形是一個扭歪四邊形。^[12]由於皮特里四面體由扭歪四邊形組成^[13]，因此無法確立其封閉範圍，故無法計算其表面積和體積。^[14]

皮特里四面體是一個不可定向且歐拉示性數為1的幾何結構^[1]。

正四面體的皮特里多邊形	構成皮特里立方體的扭歪四邊形面

皮特里四面體的頂點、邊和面數皆為立方體的一半，因此皮特里四面體可以被立方體（的表面）二重覆蓋^[1]。皮特里四面體的對偶多面體為八面體半形^[1]。皮特里四面體可以截半為截半立方體半形^[1]^[15]。

皮特里四面體	以正則地區圖表示的皮特里四面體	皮特里四面體的對偶多面體以正則地區圖表示

參考資料

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外部連結

立方體半形（页面存档备份，存于互联网档案馆）

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具象化

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相關多面體

參考資料

外部連結