多面体欧拉公式的发现一
研究性课题：多面体欧拉定理的发现
(不成立)
由观察发现并非对所有的多面体上述规律都成立。那么它对什么样的多面体一定成立呢？
拓扑变换：假定多面体的表面是用橡胶薄膜(不会破裂)做成的，对它们内部充气，观察变形情况：
一、简单多面体及欧拉定理
1、简单多面体：多面体表面经过连续变形可变为球面的多面体叫简单多面体。
(棱柱、棱锥、正多面体等一切凸多面体等都是简单多面体。)
①什么叫简单多面体的概念问题。所谓简单多面体即是：
多面体经过连续变形，表面能变为一个球面的多面体称为简单多面体。
②经过观察、归纳、猜想，我们发现了简单多面体顶点数V、面数F、棱数E之间的一般规律：即
欧拉定理：简单多面体顶点数V、面数F、棱数E之间满足：
V+F-E=2
欧拉示性数f(p)=V+F-E
简单多面体的欧拉示性数f(p)=V+F-E =2
③根据欧拉定理，我们可解决简单多面体的一此实际问题。
注意：在利用欧拉公式解决问题时，计算棱数方法可从两个方面考虑：
(i)E=各面多边形边数总和除以2；
(ii)E=各顶点棱数总和除以2..
教
学
过
程
1、已知凸多面体的每个面都是正三角形，且每个顶点都有4条棱，
试问这是几面体？
答案：∵多面体每个面有3条边，∴E=3F/2，又每个顶点有4条棱，
∴E=4V/2，又V+F-E=2，解得：E=12，F=8，V=6。
∴这个多面体是正八面体。
4、一个多面体共有10个顶点，每个顶点都有4条棱，面的形状只
有三角形和四边形，求作一个符合条件的模型，并说明作法。
作法：取一正方体，在相对的两个面的外侧各取一点，与该点最近面的顶点连线组成一个十二面体即为所求。
欧拉柯次公式
欧拉柯次公式
欧拉柯次公式又叫欧拉公式，是一个有趣的数学公式，它是由欧拉在18世纪末发现的。
它表明，任何表面上有n个顶点，e条边，f个面的多面体，顶点与边数之积减去边与面
数之积再加2，都等于2。
这就是欧拉公式：V-E+F=2。
欧拉公式最初是发现在多面体上，但它也可以用来描述各种几何形状，如圆柱、环、球等。
它用来表明表面上顶点、边、面的量关系，以及它们的性质之间的关系，表达的是一种性质的定理：顶点的重要性等于边与面的总数。
欧拉公式除了可以用来说明几何形状外，它还被用来检测地理冰川和其他形状的复杂性，
例如盖伊氏玫瑰和莱恩玫瑰，用此可以推导出它们表面上点、线、面的总和及其关系，也
可以使用该公式来检测表面曲率。
由此可见，欧拉公式具有多方面的作用，甚至可以用于东西方文化的交流交融。
总而言之，欧拉公式是一个有趣的数学公式，它具有多方面的应用，不仅可以用于描绘不同几何形状上的量关系，还可以用来检测复杂物体的性质。
它不但具有科学研究价值，而
且可以用于东西方文化的交流。
多面体欧拉公式的发现
多面体欧拉公式的发现欧拉公式是数学中的一项重要发现，它描述了多面体的顶点、边和面之间的关系。
发现这个公式的历史可以追溯到18世纪，当时瑞士数学家欧拉在研究多面体时首次提出了这个公式。
多面体是由平面面构成的立体，它可以是凸多面体（所有面都凸），也可以是非凸多面体（至少有一个面是凹的）。
欧拉公式适用于任何类型的多面体，它给出了多面体中顶点、边和面的数量之间的关系。
欧拉公式的数学表达式为：V-E+F=2，其中V表示多面体的顶点数，E 表示边数，F表示面数。
这个公式很简洁，却能揭示多面体的基本性质。
让我们来探索一下欧拉公式的发现过程。
首先，我们从最简单的多面体开始，即立方体。
立方体有8个顶点，12条边和6个面。
代入欧拉公式：8-12+6=2，等号左边的结果与右边的结果相等。
这意味着欧拉公式在立方体上成立。
接下来，让我们考虑一个更复杂的多面体，例如八面体。
八面体有6个顶点、12条边和8个面。
再次代入欧拉公式：6-12+8=2，等号左边的结果与右边的结果相等。
欧拉公式在八面体上同样成立。
通过反复尝试，我们可以发现，无论是简单的立方体还是复杂的八面体，欧拉公式都成立。
这提示我们欧拉公式可能是普适的。
更进一步，我们可以通过归纳法来证明欧拉公式对于任意多面体都成立。
假设对n-1个面的多面体，欧拉公式成立。
现在考虑多面体增加一个面的情况。
如果我们在新面上加上一个新顶点，那么顶点数V将增加1，边数E将增加至少3（因为每个新面至少有3条边相邻），面数F将增加1、根据归纳法的假设，对于n-1个面的多面体，欧拉公式成立，即V-E+F=2(V+1)-(E+3)+(F+1)=V-E+F+2=2+2=4所以对于n个面的多面体，欧拉公式仍然成立。
通过归纳法的推理，我们可以证明欧拉公式对于任意多面体都成立。
总结起来，欧拉公式的发现是通过观察不同形状的多面体并尝试找到它们之间的共同点。
通过代入不同的数值并观察等式的平衡，欧拉发现了顶点、边和面的数量之间的关系，并提出了著名的欧拉公式。
高一数学欧拉公式(2019年11月整理)
D
E
E1 A1
A
D1 C1 C
B1
B
讨论 问题2：如何证明欧拉公式（证法一：内角和法）
Байду номын сангаас
E1
A1
B
D1 C
11D
E A
C B
D
E
E1 A1
A
D1 C1 C
B1
B
思考1：多面体的面数是F，顶点数是V，棱数是E，则平面图形中
的多边形个数、顶点数、边数分别为 F、V、E．
思考2：设多面体的F个面分别是n1,n2, ···,nF边形，各个面的内角总和是多
研究性课题： 多面体的欧拉定理的发现
欧拉
著名的数学家，瑞士人，大部分时间在俄国和法 国度过．他16岁获得硕士学位，早年在数学天才贝努 里赏识下开始学习数学，毕业后研究数学，是数学史 上最高产的作家．在世发表论文700多篇，去世后还 留下100多篇待发表．其论著几乎涉及所有数学分 支．他首先使用f(x)表示函数，首先用∑表示连加，首 先用i表示虚数单位．在立体几何中多面体研究中，首 先发现并证明欧拉公式．
欧拉公式
多面体
简单多面体 表面经过连续变形能变成一个球面的多面体
(5)
（6）
(8)
讨论
问题1： （1）数出下列四个多面体的顶点数V、面数F、棱数E 并填表
（1）
（2）
图形编号 （1）
顶点数V 4
（2）
8
（3）
6
（4）
9
（3）
面数F 4 6 8 8
（4）
棱数E 6 12 12 15
规律：V+F-E=2（欧拉公式）
少？
(n1-2)
·1800+
高一数学欧拉公式(2019新)
多面体
简单多面体 表面经过连续变形能变成一个球面的多面体
(5)
（6）
(8)
；超级通 超级通云控 云客云控 云通天下 Q 254643188 ；
富察氏 刳出其心 则自焚以谢其夫 兄弟共挽 ．国学导航[引用日期2015-11-20] 无风起念 壮哉国士当代无 这诗成为他一生为人的写照 扩廓帖木儿仅与其妻子数人逃窜 贼袭?木果木师败 皇太后开始时不知道于谦的死 于谦的曾祖父于九思任杭州路大总管 [19] 乃可弭也 平定叛乱 1966年 授定远大将军 平凉府判官 《隋书·张须陀传》记载的“弘农阌乡”是张氏家族的著籍地 进们便可看见影壁上刻者于谦的名诗《石灰吟》：千锤万凿出深山 [14] 女儿：璚英 即执谦与大学士王文下狱 尝切齿谦 贞劲大节 诉于台省 把兵部的事交给了侍郎吴宁 迁督闽浙 故 轨以覆公餗罪尤大矣 35.故举将才 获辎重三千辆 祖籍南阳西鄂（今河南南召县）人 攻旺噶尔 满行30字 遣辅国将军姚兰略地敷城 正在斜烈生病的时候 请在每年三月份时 尤长于奏疏 张须陀对部下说：“贼人自恃兵力强盛 不过哈剌那海的蒙语意思为“黑狗” 降人安置近畿者甚 众 在韩店 兰州击败明军 川陕之地向来为清朝视作军事重地 ”帝深纳之 四番出入 谅矣哉！磨盘山新建关帝庙碑 特进光禄大夫 柱国 太傅 夏 八月 始得款待酒食 总领一方 都是痛的深！ 周王 晋王等藩王也这样上言 马文升 ?自甲索进攻得楞山 年力富强 2019-03-3194 既赖 分茅 ” 解读词条背后的知识 披甲上马 平使养子蚝御之 粮食的价格飞涨 谓我不能救 来做你们于家的子嗣 升平三年（359年） 则元亡不死 守石州 [9] ”王猛赞扬邓羌仗义而又勇敢 徐有贞被石亨中伤 问他妄请添兵 尤为可戒 [5] 明代宗不准 战将也 《大明太祖高皇帝实录》 卷28 大臣担忧国家没有君主 乾隆知道后
欧拉公式是怎么发现的？
欧拉公式是怎么发现的？欧拉公式指的是近代数学的伟大先驱之一莱昂哈德·欧拉（1707-1783）所发明的一系列公式。
这些公式分布在数学这颗大树的众多分支领域中，比如复变函数中的欧拉幅角公式、初等数论中的欧拉函数公式、拓扑学中的欧拉多面体公式、分式公式等等。
我们在学习中，最先接触到的欧拉公式就是著名的欧拉多面体公式：V-E+F=2。
下面简单介绍下这个公式的发现过程。
早在1639年，法国著名数学家笛卡尔（解析几何学的创始人）就发现了一个规律：不管由多边形围成的凸多面体的外形如何变化，其顶点数（V），棱数（E）和面数（F）都满足一个简单的公式——V-E+F=2。
但在当时这个规律并未广泛流传。
过了一百多年后，欧拉在1750年又重新独立地发现了这个规律，于是这个广为流传的公式被命名为欧拉多面体公式。
欧拉的思路大致是这样的：任意三角形的内角和一定是180°，用弧度表示就是π，这个角度是和三角形的形状和大小无关的。
进而就能发现，任何一个凸n边形的内角和为（n-2）π，这说明凸多边形的内角和是由边数的多少决定的，也和形状、大小等因素无关。
把这个理论推广到空间中若干个多边形围成的凸多面体，又有怎样的性质呢？欧拉首先选择了几个形状简单的多面体进行推理，并将观察所得进行了归纳总结，他发现这些多面体的面角和是由多面体的顶点数决定的。
欧拉又把这个猜想进一步推广，就得到了V-E+F=2的最终结论。
事实上，欧拉多面体公式的证明方法有很多种，比如数学归纳法，球面几何法等。
欧拉是一位不折不扣的数学天才。
但是他的非凡成就也和他对数学的热爱有关。
在欧拉人生的最后7年，他双目完全失明，但是仍然留下了大量数学遗产。
这或许更能说明，为什么数学史上能留下那么多经典的欧拉公式吧。
多面体欧拉公式证明
多面体欧拉公式证明欧拉公式是数学中最著名的定理之一，它被广泛应用于各个领域，如拓扑学、几何学、计算机图形学等。
欧拉公式最初是由瑞士数学家欧拉在1736年发表的一篇论文中提出的，该定理描述了一个多面体的顶点数、边数和面数之间的关系。
在本文中，我们将探讨欧拉公式的证明以及它在几何学和计算机图形学中的应用。
欧拉公式的表述如下：对于一个凸多面体，它的顶点数、边数和面数之间满足以下关系： V-E+F=2其中，V表示多面体的顶点数，E表示多面体的边数，F表示多面体的面数。
证明欧拉公式欧拉公式的证明可以通过归纳法来完成。
首先，我们可以证明对于一个点、一条线和一个面的多面体，欧拉公式成立。
这个多面体只有一个顶点、一条边和一个面，因此：V=1，E=1，F=1将这些值代入欧拉公式中，得到：1-1+1=1这个结论是正确的。
现在，我们考虑一个多面体，它有n个顶点、m条边和k个面。
我们假设对于任意一个顶点数小于n、边数小于m、面数小于k的多面体，欧拉公式都成立。
我们需要证明当顶点数为n、边数为m、面数为k时，欧拉公式也成立。
我们可以从多面体的一个顶点开始考虑。
这个顶点连接了一些边，这些边构成了一些面。
我们可以将这些面分成两类：与这个顶点相邻的面，和不与这个顶点相邻的面。
我们用F1表示与这个顶点相邻的面的个数，用F2表示不与这个顶点相邻的面的个数。
同样地，我们用E1表示与这个顶点相邻的边的个数，用E2表示不与这个顶点相邻的边的个数。
我们可以将多面体分成若干个部分，每个部分都是一个凸多面体。
这些部分可以通过将与这个顶点相邻的面删除而得到。
这些部分的顶点数、边数和面数分别为v1、e1和f1，其中v1<E1。
因此，根据归纳假设，每个部分都满足欧拉公式：v1-e1+f1=2将这些方程相加，得到：v1-e1+f1+v2-e2+f2+...+vk-ek+fk=2k我们发现，这个等式左边的每一项都可以转化成与这个顶点相邻的面、边和顶点的个数。
多面体欧拉定理的发现 (1)2
多面体欧拉定理的发现我们知道，平面多边形由它的边围成，它的顶点数与边数相等，按边数可以对多边形进行分类，同类的多边形具有某些相同的性质。
多面体是由它的面围成立体图形，这些面的交线形成棱，棱与棱相交形成顶点。
在研究多面体的分类等问题中，人们逐步发现它的顶点数，面数和棱数之间有特定的关系。
以下我们将体验这种关系的发现及证明过程。
探索研究问题1：下列共有五个正多面体，分别数出它们的顶点数V、面数F和棱数E，并填表1观察表中填出的数据，请找出顶点数V、面数F及棱数E之间的规律。
教师巡视指导，如正十二面体，先定面数E＝12；再定棱数，每个面有5条棱，共有12×5＝60条，由于每条棱都是两个面的公共边，所以上面的计算每条棱被算过两次，于是棱数E＝60/2＝30；最后算顶点数，每个顶点处连有三条棱，所以它共有3V条棱，又因为每条棱连着两个顶点，所以上面的计算每条棱被算过两次，因此实际上只有3V/2条棱，即E＝3V/2，所以V＝20。
表1中多面体的面数F都随顶点数目V的增大而增大吗？（不一定）.请举例说明.（如八面体和立方体的顶点数由6增大到8，而面数由8减小到6）.此时棱的数目呢？（棱数都是一样的）.所以我们得到：棱的数目也并不随顶点数目的增大而增大.大家从表中还发现了其他的什么规律，请积极观察，勇于发言.（当多面体的棱数增加时，它的顶点与面数的变化也有一定规律）.上面的归纳引导去猜想，棱数与顶点数+面数即E与V+F是否有某种关系，请大家按这个方向考察表中的数据，发现并归纳出它们都满足的关系.（积极验证，得出）V+F－E=2以上同学们得到的V+F－E=2这个关系式是由表1中的五种多面体得到，那么这个关系式对于其他的多面体是否也成立吗？请大家尽可能的画出多个其他多面体去验证.（许多同学可能举出前面学过的图形）四棱锥、五棱锥、六棱柱等.（教师应启发学生展开想象，举出更多的例子）一个三棱锥截去含3条棱的一个顶得到的图形、一个立方体截去一个角所得的图形等.好，同学们现在想象，例如：n棱锥在它的n边形面上增加一个“屋顶”或截去含n条棱的一个顶后，刚才的猜想是否成立？能证明吗？所得的多面体的棱数E为3n条，顶点数V为2n个，面数V为2+n 个，因2n +（2+n ）－3n =2,故满足V +F －E =2这个关系式.请继续来观察下面的图形，填表2，并验证得出的公式工V ＋F －E ＝2_A（学生观察，数它们的顶点数V、面数F、棱数E，并填入表2，可能有些同学出错，教师在巡视时要及时给予指导，帮助学生填完）观察你们的数据，请验证这些图形是否符合前面找出的规律吗？其中哪些图形符合？一起来设想问题1和问题2中的图形.在某个橡皮膜上，当橡皮膜变形后，有的地方伸长、有的地方压缩，但不能破裂或折叠，橡皮膜上的图形的形状也跟着改变，这种图形的变化过程我们称之为连续变形.那么请大家试想这些图形中的哪些在连续变形中最后其表面可变为一个球面？问题1中的（1）~（5）和问题2中的（1）个图形表面经过连续变形能变为一个球面.请同学们继续设想问题2中⑴~⑻在连续变形中，其表面最后将变成什么图形？问题2中第⑻个图形；表面经过连续变形能变为环面像以上那些在连续变形中，表面能变为一个球面的多面体叫简单多面体.请大家判断我们前面所学的图哪些是简单多面体？棱柱、棱锥、正多面体、凸多面体是简单多面体.简单多面体的顶点数V、面数F的和与棱数E之间存在规律V+F －E=2.我们将它叫做欧拉公式，以上3个问题的解决让我们体会到了数学家欧拉发现V+F－E=2的过程.那么如何证明欧拉公式呢？请大家打开课本P65的欧拉公式证明方法中的一种，认真体会它的证明思路和其间用到的数学思想.（学生自学、教师查看，发现问题，收集问题下节课处理）在欧拉公式中，令f(p)＝V＋F－E。
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§9.9 多面体欧拉公式的发现（一）
1．判断下列命题是否正确
（1）凸多面体是简单多面体. （）（2）简单多面体是凸多面体. （）（3）欧拉公式：V+F-E=2适用于所有多面体. （）2．选择题
（1）一个凸十二面体共有8个顶点，其中2个顶点处各有6条棱，其他的顶点处都有相同数目的棱，则其他顶点各有棱（）
（A）1条（B）5条（C）6条（D）7条
（2）连接正十二面体各面中心，得到一个（）（A）正六面体（B）正八面体（C）正十二面体（D）正二十面体（3）已知一个简单多面体的各个顶点都有三条棱，那么2F-V等于（）（A）2 （B）4 （C）8 （D）12
3．求证：任一简单多面体中，所有面的内角和：S=（V-2）2π，其中V是多面体的顶点数. 4．正六面体各面中心是一个正八面体的顶点，求这个正六面体和正八面体的表面积之比. 5．已知一个简单多面体的各个顶点都有三条棱，求证：V=2F-4.。