Pentakisdodekaeder

Polyeder; Pentakisdodekaeder
	3D-Ansicht eines Pentakisdodekaeders (Animation)
Anzahl der Seitenflächen	60
Art der Seitenflächen	60 gleichschenklige Dreiecke
Anzahl Ecken	32
Art der Ecken	32 × {3.3.3.3.3}
Anzahl Kanten	90
Schläfli-Symbol
dual zu	Ikosaederstumpf
	Netz des Pentakisdodekaeders

Das Pentakisdodekaeder ist ein konvexes Polyeder, das sich aus 60 gleichschenkligen Dreiecken zusammensetzt und zu den Catalanischen Körpern zählt. Es ist dual zum Ikosaederstumpf und hat 32 Ecken sowie 90 Kanten. Der Name setzt sich aus den griechischen Wörtern πεντάκις (pentakis, fünffach) und δωδεκάεδρον (dodekaedron, Zwölfflächner) zusammen.

Entstehung

Als Grundkörper dient quasi das Dodekaeder mit Seitenlänge $a$ , auf dessen 12 Begrenzungsflächen je eine Pyramide mit fünfeckiger Grundfläche und der Flankenlänge $b$ aufgesetzt wird. Ein Pentakisdodekaeder entsteht genau dann aus dieser Konstruktion, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:

{\frac {a}{10}}{\sqrt {50+10{\sqrt {5}}}}<b<{\frac {a}{4}}{\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}

Für den zuvor genannten minimalen Wert von $b$ haben die aufgesetzten Pyramiden die Höhe 0, sodass lediglich das Dodekaeder mit der Kantenlänge $a$ übrig bleibt.
Das spezielle Pentakisdodekaeder mit gleichen Flächenwinkeln entsteht, wenn $b={\tfrac {3}{38}}\,a\,(9+{\sqrt {5}})\approx 0{,}887058\cdot a$ ist.
Nimmt $b$ den o. g. maximalen Wert an, entartet das Pentakisdodekaeder zu einem Rhombentriakontaeder mit der Kantenlänge $b$ .
Überschreitet $b$ den maximalen Wert, so ist das Polyeder nicht mehr konvex und entartet schließlich für $b={\frac {a}{2}}\left(1+{\sqrt {5}}\right)$ zum Dodekaederstern.

Formeln

Allgemein

Größen eines Pentakisdodekaeders mit Kantenlängen a, b[1]
Volumen	$V={\frac {a^{2}}{4}}\left(a\left(15+7{\sqrt {5}}\right)+2{\sqrt {\left(10+4{\sqrt {5}}\right)\left(10b^{2}-a^{2}(5+{\sqrt {5}})\right)}}\right)$
Oberflächeninhalt	$A_{O}=15a\,{\sqrt {4b^{2}-a^{2}}}$
Pyramidenhöhe	$k={\sqrt {b^{2}-{\frac {a^{2}}{10}}\left(5+{\sqrt {5}}\right)}}$
Inkugelradius	$\rho \,={\frac {a\,{\sqrt {(14+6{\sqrt {5}})(a+2b)^{2}-4(4b^{2}-a^{2})}}}{4a+8b}}$
Flächenwinkel (über Kante a)	$\cos \,\alpha _{1}={\frac {4b^{2}{\sqrt {5}}-a^{2}(4+3{\sqrt {5}})-4a{\sqrt {4b^{2}(5+2{\sqrt {5}})-2a^{2}(7+3{\sqrt {5}})}}}{5(4b^{2}-a^{2})}}$
Flächenwinkel (über Kante b)	$\cos \,\alpha _{2}={\frac {b^{2}(1-{\sqrt {5}})-a^{2}}{4b^{2}-a^{2}}}$

Speziell

Größen eines Pentakisdodekaeders mit Kantenlänge a[2]
Volumen	$V={\frac {15}{76}}\,a^{3}(23+11{\sqrt {5}})$
Oberflächeninhalt	$A_{O}={\frac {15}{19}}\,a^{2}{\sqrt {413+162{\sqrt {5}}}}$
Pyramidenhöhe	$k={\frac {a}{19}}{\sqrt {\frac {65+22{\sqrt {5}}}{5}}}$
Inkugelradius	$\rho ={\frac {3}{2}}\,a\,{\sqrt {\frac {81+35{\sqrt {5}}}{218}}}$
Kantenkugelradius	$r={\frac {a}{4}}\left(3+{\sqrt {5}}\right)$
Flächenwinkel ≈ 156° 43′ 7″	$\cos \,\alpha ={\frac {-1}{109}}\,(80+9{\sqrt {5}})$
Sphärizität ≈ 0,97948	$\Psi ={\frac {\sqrt[{3}]{5700\,\pi \left(567+253{\sqrt {5}}\right)}}{10{\sqrt {413+162{\sqrt {5}}}}}}$

Anmerkungen

${\tfrac {a}{10}}{\sqrt {50+10{\sqrt {5}}}}<b<{\tfrac {a}{4}}{\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}$
$b={\tfrac {3}{38}}\,a\,(9+{\sqrt {5}})$ ; $a>b$

Weblinks

Commons: Pentakisdodekaeder – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Eric W. Weisstein: Pentakisdodekaeder. In: MathWorld (englisch).

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[1] ${\tfrac {a}{10}}{\sqrt {50+10{\sqrt {5}}}}<b<{\tfrac {a}{4}}{\sqrt {10+2{\sqrt {5}}}}$

[2] $b={\tfrac {3}{38}}\,a\,(9+{\sqrt {5}})$ ; $a>b$