Ребро (геометрия)


Ребро́ в элементарной геометрии — отрезок, соединяющий две вершины многогранника (в размерностях 3 и выше). В трёхмерных многогранниках и в многогранниках большей размерности ребро — это отрезок, общий для двух граней.

Ребро двугранного угла

Двугранный угол представляет собой фигуру в пространстве, образованную двумя полуплоскостями, имеющими общую ограничивающую их прямую, а также часть пространства, ограниченную этими полуплоскостями. Полуплоскости называют гранями двугранного угла, а их общую прямую — ребром. Двугранный угол измеряется линейным углом α, то есть углом между двумя перпендикулярами к ребру, выходящими из одной точки и лежащими в разных гранях, или иначе углом, образованным пересечением двугранного угла плоскостью, перпендикулярной к ребру (рис. 1)[1].

Рис. 1

Ребро многогранного угла

Плоскости, образующие многогранный угол, называются его гранями; прямые, по которым пересекаются последовательные грани, называются рёбрами многогранного угла.

Многогранники

Многогранником называется тело, граница которого состоит из кусков плоскостей (многоугольников). Эти многоугольники называются гранями, их стороны — рёбрами, их вершины — вершинами многогранника.

Призма

Если боковые рёбра призмы перпендикулярны плоскости основания, призма — прямая, если нет — наклонная. Перпендикулярным сечением призмы называется сечение, образованное плоскостью, перпендикулярной боковому ребру. Площадь боковой поверхности призмы равна произведению периметра () перпендикулярного сечения на длину () бокового ребра: . Объём () призмы равен произведению площади перпендикулярного сечения () на длину () бокового ребра: ,

Куб

Все рёбра куба равны. Объём () куба выражается формулой , где  — ребро куба[2].

Теория выпуклых многогранников

Выпуклый многогранник представляет собой выпуклую оболочку конечного числа точек в евклидовом пространстве . Выпуклый многогранник имеет конечное число граней. Каждая грань есть выпуклый многогранник меньшей размерности. Одномерные грани называются рёбрами.

В элементарной геометрии многогранник определяют как фигуру, составленную из многоугольников, которые называются гранями, их стороны — рёбрами. Многогранник является выпуклым, если он весь лежит по одну сторону от плоскости любой его грани[3].

Основные теоремы теории выпуклых многогранников

Теорема Эйлера (1758 г.)

Число граней минус число рёбер плюс число вершин выпуклого многогранника равно двум:

Если два выпуклых многогранника изометричны друг другу, то второй многогранник может быть получен из первого движением его как жёсткого целого (или движением и зеркальным отражением).

Отсюда следует, что если грани выпуклого многогранника жёсткие, то он сам жёсток, хотя бы его грани были скреплены друг с другом по рёбрам шарнирно. Это утверждение в качестве гипотезы высказывалось Евклидом[4].

Сеткой выпуклого многогранника называют сетку, составленную его рёбрами. Теорема для -мерных выпуклых многогранников, при [5].

Для не образующей двуугольных и самокасающихся ячеек связной сети рёбер на сфере найдётся выпуклый многогранник в евклидовом пространстве с таким строением сети.

Теория графов

Граф задаётся множеством , элементы которого называются вершинами, и семейством подмножеств множества , называемых рёбрами графа[6].

Ребро возврата

Ребро возврата относится к одному из типов особенностей дифференцируемых отображений многообразия в евклидово пространство. Ребро возврата представляет собой гладкую кривую , являющейся особой линией развёртывающейся поверхности, вдоль которой две её полости и ​ касаются друг друга[7].

В комплексном анализе

Аналитический полиэ́др представляет собой область комплексного пространства , , записанную в следующем виде: . Гранями аналитического полиэдра называются множества . Пересечение любых различных граней () называется ребром аналитического полиэдра. Совокупность -мерных рёбер ​​ образует остов аналитического полиэдра[8].

В проективной геометрии

Ребро Грина — прямая, соединяющая фокусы конгруэнции касательных к линиям сети. Для сети, которая одновременно геодезическая и чебышевская, ребро Грина совпадает с нормалью II рода. Если на поверхности осуществляется геометрия Вейля, то существует сеть, ось и ребро Грина которой совпадают с нормалями I и II рода соответственно[9].

Примечания

  1. Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. — М.: АСТ, 2001. — С. 359. — 509 с.
  2. Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. — М.: АСТ, 2001. — С. 362. — 509 с.
  3. Залгаллер В. А. Математическая энциклопедия (в 5 томах) / Гл. ред. И. М. Виноградов. — М.: Советская Энциклопедия, 1984. — Т. 1. — С. 801. — 1152 с.
  4. Многогранник, Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 25 июля 2025.
  5. Залгаллер В. А. Выпуклый многогранник // Математическая энциклопедия (в 5 томах) / Гл. ред. И. М. Виноградов. — М.: Советская Энциклопедия, 1984. — Т. 1. — С. 802. — 1152 с.
  6. Сапоженко А. А. Гиперграф// Математическая энциклопедия (в 5 томах) / Гл. ред. И. М. Виноградов. — М.: Советская Энциклопедия, 1984. — Т. 1. — С. 1006. — 1152 с.
  7. Линейчатая поверхность, Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 24 июля 2025.
  8. Соломенцев Е. Д. Аналитический полиэдр // Математическая энциклопедия (в 5 томах) / Гл. ред. И. М. Виноградов. — М.: Советская Энциклопедия, 1984. — Т. 1. — С. 277. — 1152 с.
  9. Г. В. Бушманова, “Вейлева и риманова геометрии, индуцируемые на поверхности прямыми канонического пучка”, Математика, Учен. зап. Казан. ун-та., 112, № 10, Казанский гос. ун-т, Казань, 1952, 109–115. www.mathnet.ru. Дата обращения: 26 июля 2025.

Литература

  • Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. — М.: АСТ, 2001. — 509 с.
  • Погорелов А. В. Геометрия : учебное пособие для студентов вузов. — М.: Наука, 1983. — 287 с.
  • Шабат Б. В. Введение в комплексный анализ. В 2 ч. Ч. 2: Функции нескольких переменных. 6-е изд, стер.. — М.: Издательство МГУ, 2022. — 472 с.
  • Математическая энциклопедия (в 5 томах) / Гл. ред. И. М. Виноградов. — М.: Советская Энциклопедия, 1984.
  • Александров А. Д. Выпуклые многогранники. — Москва ; Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950. — 428 с.