hejoseph 发表于 2016-12-20 19:20:04

单位球面上八点形成凸多面体的最大体积

求单位球面上八点形成凸多面体的最大体积

lsr314 发表于 2016-12-21 13:25:17

楼主有发现比正方体更大的吗

hejoseph 发表于 2016-12-21 13:56:03


当然不是正方体,如上图这个双六棱锥都比正方体的体积大

mathe 发表于 2016-12-21 17:18:33

这个题目和以前一个题目http://bbs.emath.ac.cn/thread-8837-1-1.html 有一点关联。
如果仅指定8个点,可以让计算机进行随机搜索。
比如随机生成球面上8个点,求出其闭包对应凸多面体,然后接下去每次局部调整一个点的位置使多面体体积达到最大,调整不同的点反复迭代,直到误差充分小即可得出一个局部最优值。
试验充分多的的情况就应该可以找出一个很好的解。

而如何调整一个点使得体积最大,这是一个简单的极值问题。我们看和这个点连接的所有点和这个点构成一个多面体,可以划分成若干个四面体(每个四面体都包含这个定点),计算所有四面体体积累加就可以得出这部分体积
所以我们需要计算每个四面体底面面积(在只调整一个顶点时是常数),而高会变化,变成一个带约束极值问题

lsr314 发表于 2016-12-21 21:08:12

找到两篇论文:
https://www.researchgate.net/publication/260393099_Maximum_volume_polytopes_inscribed_in_the_unit_sphere
http://www-users.cs.umn.edu/~shao/fulltext.pdf
最优解(本题是N=8):

lsr314 发表于 2016-12-21 21:11:49

N=8时,体积的最大值是$\sqrt{(475+29\sqrt{145})/250}=1.81571610...$

hejoseph 发表于 2016-12-23 09:40:54

谢谢lsr314提供的资料,我也是得到那个结果,我的做法是列举所有可能出现的情况在做计算。但可惜那些资料里没提供具体的构造参数,要构造出具体的多面体还得根据图来重新计算。
由结果的图来看,单位球面上体积最大的凸多面体的面都是三角形。
页: [1]
查看完整版本: 单位球面上八点形成凸多面体的最大体积