Un poliedro es, en el sentido dado por la geometría clásica al término, un cuerpo geométrico cuyas caras son planas y encierran un volumen finito. La palabra poliedro viene del griego antiguo πολύεδρον (polyedron), de la raíz πολύς (polys), «muchas» y de ἕδρα (hedra), «base», «asiento», «cara».
Los poliedros se conciben como cuerpos tridimensionales, pero hay semejantes topológicos del concepto en cualquier dimensión. Así, el punto o vértice es el semejante topológico del poliedro en cero dimensiones, una arista o segmento lo es en 1 dimensión, el polígono para 2 dimensiones; y el polícoro es el de cuatro dimensiones. Todas estas formas son conocidas como politopos, por lo que se puede definir un poliedro como un politopo tridimensional.
La definición más común de poliedro es la de una región acotada del espacio, delimitada solamente por polígonos planos.
Sin embargo, la definición puede cambiar dependiendo de si se interpreta un poliedro como un volumen, como los polígonos que lo delimitan, o como únicamente los segmentos que conforman el esqueleto del poliedro.
Esta y otras variaciones en la definición permiten la inclusión de otros términos, tales como las estelaciones, teselaciones, caras oblicuas, geometría no euclidiana, etc.
El nombre dado a un poliedro depende de las propiedades del poliedro que sean relevantes en el contexto en que se esté mencionando.
Normalmente el nombre incluye:
Los poliedros pueden clasificarse según varios criterios:
Estos en conjunto definen algunas de las principales familias de poliedros:
(Las propiedades en amarillo solo se encuentran en algunos (pero no todos) los poliedros de la familia.)
Convexos | De caras regulares | Isoedrales | Isotoxales | Isogonales | Familia |
---|---|---|---|---|---|
Si | Si | No | No | No | Sólidos de Johnson |
No nec. | Si | No | Si | Si | Poliedros cuasirregulares |
No nec. | Si | No nec. | No nec. | Si | Poliedros uniformes |
No nec. | No nec. | Si | No nec. | Si | Poliedros nobles |
No nec. | Si | Si | Si | Si | Poliedros regulares |
No | Si | Si | Si | Si | Sólidos de Kepler-Poinsot |
Si | Si | Si | Si | Si | Sólidos platónicos |
El nombre que se le asigna a un poliedro según su número de caras se compone de un prefijo numeral más el sufijo ‑edro. La siguiente lista muestra varios ejemplos:
Nombre | Número de caras |
---|---|
Henaedro o monoedro | 1 |
Diedro | 2 |
Triedro | 3 |
Tetraedro | 4 |
Pentaedro | 5 |
Hexaedro | 6 |
Heptaedro | 7 |
Octaedro u octoedro | 8 |
Eneaedro o nonaedro | 9 |
Decaedro | 10 |
Endecaedro o undecaedro | 11 |
Dodecaedro | 12 |
Tridecaedro | 13 |
Tetradecaedro | 14 |
Pentadecaedro | 15 |
Hexadecaedro | 16 |
Heptadecaedro | 17 |
Octadecaedro u octodecaedro | 18 |
Eneadecaedro o nonadecaedro | 19 |
Icosaedro o isodecaedro | 20 |
Triacontaedro o tricontaedro | 30 |
Tetracontaedro | 40 |
Pentacontaedro o pentecontaedro | 50 |
Hectaedro o hecatontaedro | 100 |
Chiliaedro | 1.000 |
Miriaedro | 10.000 |
Decamiriaedro | 100.000 |
Hectamiriaedro o megaedro | 1.000.000 |
Gigaedro | 1.000.000.000 |
Quettaedro | 1030 |
Googoledro | 10100 |
Apeiroedro | infinitos |
n-edro[a] | n |
El prefijo numeral que forma parte de estos nombres se puede dividir según el dígito en el número de caras que es descrito por cada parte del prefijo.
Cada una de estas puede a su vez dividirse en dos partes: la primera (prefijo de dígito) indica el dígito al que se refiere (1, 2, 3, ..., hasta 9), y la segunda (prefijo de posición) indica la posición que lleva el dígito en el número de caras al que se refiere (decenas, centenas, etc.)
Además, se tiene que:
La siguiente tabla muestra los distintos prefijos de dígito y de posición. Dependiendo de la posición del dígito correspondiente, los prefijos que se usan varían.
Prefijo de dígito | Prefijo de posición | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Dígito | Posición del dígito correspondiente | Posición | Prefijo | |||
Cualquiera | Unidades | Decenas | Centenas | |||
1 | en-, hena-, mono- o un-[a] | 10 | conta- o deca-[b] | |||
2 | di-[c] | do-[d] | iso- | dia-[e] | 100 | cosi-, hecatonta- o hecta-[f] |
3 | tri- | tria- | tria-[g] | 1.000 | chilia- | |
4 | tetra- | 10.000 | miria- | |||
5 | penta- | pente- | 100.000 | decamiria- | ||
6 | hexa- | hexe- | 1.000.000 | hectamiria- o mega- | ||
7 | hepta- | 10.000.000 | decamega- | |||
8 | octa- | octo- | 100.000.000 | hectamega- | ||
9 | enea- o nona- | ...[h] |
Un poliedro regular es isoedral, isotoxal, isogonal, y todas sus caras son regulares. En total existen cinco poliedros regulares convexos, que corresponden a los sólidos platónicos; más 4 no convexos, que corresponden a los sólidos de Kepler-Poinsot y son estelaciones de sólidos platónicos; sumando 9 en total.
Los sólidos platónicos o sólidos de Platón son poliedros regulares y convexos. Solo existen cinco sólidos platónicos.
Nombre | Imagen | Símbolo de Schläfli | Configuración de vértices |
---|---|---|---|
Tetraedro | {3,3} | 3.3.3 | |
Cubo o hexaedro regular | {4,3} | 4.4.4 | |
Octaedro | {3,4} | 3.3.3.3 | |
Dodecaedro | {5,3} | 5.5.5 | |
Icosaedro | {3,5} | 3.3.3.3.3 |
Los sólidos de Kepler-Poinsot o sólidos de Kepler son poliedros regulares y que, a diferencia de los sólidos platónicos, no son convexos. Solo hay cuatro de ellos y se obtienen como estelaciones del dodecaedro o del icosaedro.
Nombre | Imagen | Símbolo de Schläfli | Configuración de vértices |
---|---|---|---|
Gran dodecaedro | {5,5⁄2} | (55)/2 | |
Pequeño dodecaedro estrellado | {5⁄2,5} | (5⁄2)5 | |
Gran icosaedro | {3,5⁄2} | (35)/2 | |
Gran dodecaedro estrellado | {5⁄2,3} | (5⁄2)3 |
Los poliedros irregulares son aquellos que tienen desigualdades entre sus caras, aristas y/o vértices.
Los sólidos arquimedianos o sólidos de Arquímedes son poliedros convexos y uniformes pero no transitivos de caras, y no incluyen a la familia infinita de los poliedros prismáticos. Fueron ampliamente estudiados por Arquímedes. Algunos se obtienen truncando los sólidos platónicos. Solo hay trece sólidos arquimedianos.
Nombre | Imagen | Configuración de vértices |
---|---|---|
Tetraedro truncado | 3.6.6 | |
Cuboctaedro | 3.4.3.4 | |
Cubo truncado | 3.8.8 | |
Octaedro truncado | 4.6.6 | |
Rombicuboctaedro | 3.4.4.4 | |
Cuboctaedro truncado | 4.6.8 | |
Cubo romo | 3.3.3.3.4 | |
Icosidodecaedro | 3.5.3.5 | |
Dodecaedro truncado | 3.10.10 | |
Icosaedro truncado | 5.6.6 | |
Rombicosidodecaedro | 3.4.5.4 | |
Icosidodecaedro truncado | 4.6.10 | |
Dodecaedro romo | 3.3.3.3.5 |
El resto de poliedros convexos y uniformes consiste de prismas y antiprismas, los cuales en conjunto llevan el nombre de poliedros prismáticos. Las familias de los prismas y antiprismas son ambas infinitas.
Todos los prismas uniformes se construyen con dos caras paralelas llamadas bases, directrices o caras directrices, y una serie de cuadrados, tantos como lados tenga la cara directriz. Por ejemplo, el prisma cuyas caras directrices son triangulares se llama prisma triangular y se compone de dos triángulos y tres cuadrados.
Los antiprismas uniformes también contienen dos directrices, pero en este caso van unidas por triángulos, donde la base de cada triángulo va unida a una arista de una de las bases del antiprisma, y el vértice del mismo triángulo va unido a un vértice de la otra base.
El resto de los poliedros convexos de caras regulares está conformado por los sólidos de Johnson. Este es un grupo extenso de poliedros convexos de caras regulares y no uniformes. Solo uno de estos, el pseudorrombicuboctaedro, tiene la misma configuración en todos sus vértices (pero no es transitivo de vértices). Los sólidos de Johnson fueron clasificados y ampliamente estudiados por el matemático Norman Johnson. Solo hay 92 sólidos de Johnson.
Los poliedros estrellados uniformes son una familia de poliedros no convexos, isogonales y de caras regulares. Contiene dos familias infinitas, los prismas estrellados y los antiprismas estrellados, más otros 57 poliedros, 4 de los cuales son los sólidos de Kepler-Poinsot.
Corresponden a los duales de los sólidos de Arquímedes (el dual es básicamente el reemplazo de las caras por vértices y viceversa, de manera que las uniones entre los vértices del dual coincidan con las uniones entre las caras del poliedro original). Por ejemplo, el dual del icosaedro (de 20 caras y 12 vértices) es el dodecaedro (de 12 caras y 20 vértices), y viceversa. Los sólidos de Catalan son isoedrales, pero no de caras regulares.
Se llama deltaedros a los cuerpos que solo están formados por triángulos equiláteros. Solo hay ocho deltaedros convexos. Tres de ellos pertenecen a los sólidos platónicos: el tetraedro, el octaedro y el icosaedro; y los otros cinco a los sólidos de Johnson: la bipirámide triangular, la bipirámide pentagonal, la bipirámide cuadrada giroelongada, el biesfenoide romo y el prisma triangular triaumentado.
Nombre | Imagen |
---|---|
Tetraedro | |
Octaedro | |
Icosaedro | |
Bipirámide triangular | |
Bipirámide pentagonal | |
Biesfenoide romo | |
Prisma triangular triaumentado | |
Bipirámide cuadrada giroelongada |
Los trapezoedros son los duales de los antiprismas.
Se puede incluir como poliedros a aquellos que tienen una cantidad infinita de caras, llamados apeiroedros, entre los que se encuentran:
También se puede extender el concepto de poliedro hacia espacios no euclídeos: