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[잡담] 주사위 기하학 #4 - 주사위를 굴려라.
게시물ID : science_67194짧은주소 복사하기
작성자 : 엔델
추천 : 12
조회수 : 896회
댓글수 : 4개
등록시간 : 2018/04/21 13:12:59
이전 글에서 이야기 한대로 주사위는 '공정함'을 위해서 모든 면이 같은 모양인 '등방체'로 만드는 것이 원칙입니다.
하지만, 주사위가 반드시 온전한 형태의 다면체일 필요는 없습니다.

dice.pngdice4jpg.jpg

이 두 주사위의 차이점은 무엇일까요?

왼쪽은 진짜 정육면체에 가깝게 각진 모양이고, 오른쪽은 더 굴리기 쉽게끔 모서리를 둥굴게 가공한 것입니다.
실제로 원형에 가까울수록 잘 구르고, 그렇게 하기 위해서 모서리를 가공하는 것은 오래전 부터 있던 일이지요.
중요한 건 이렇게 가공하더라도 '공정성'을 잃으면 안되겠지요.

dice3.jpg

좀더 극단으로 가면 이런 모양의 주사위도 존재합니다.

...

Birectified_cube_sequence.png

이에 대한 기하학적 접근을 truncation 이라고 합니다.

위 사진은 정육면체로 부터 시작해서, 모서리를 조금씩 깍아서 다른 다면체를 만드는 과정입니다.

정육면체(Regular Cube) -> 깍은 정육면체(Truncated cube) -> 육팔면체(Cuboctahedron) 
-> 깍은 정팔면체 (Truncated octahedron) -> 정팔면체 (Regular octahedron)

얼마나 깍아 냈냐에 따라서 새로운 다면체가 등장합니다.
그리고, 그림에서도 나와있듯이 그 중간에는 덜 깍은 더 많은 형태가 존재하지요.

여튼 이렇게 깍는 과정을 계속하면, 최종적으로는 정육면체의 쌍대인 정팔면체에 도달하지요.

...
주사위의 관점에서 바라보면 '공정하게' 깍아내기만 했다면, 어떻게 깍아도 상관 없지요.

truncated_cube2.pngtruncated_cube3.png

주사위가 이런 모양을 하고 있더라도 큰 상관 없겠지요. 
오히려 이렇게 기하학적인 기반을 가지고 제작하는게 실제로 공정함을 유지하는데 유리합니다.

이런 깍는 과정은 '공정성'을 유지한 채 얼마든지 계속 할 수 있습니다.

다만 깍아 낸 부분으로 주사위가 세워지는 것은 곤란합니다.
그러므로, 계속 깍아내는 작업을 해서 그 모양이 충분히 둥글게 만들어지면 그냥 깔끔하게 연마해 버리면 최종 형태가 되는 것이지요.

...

Alternate_truncated_cube.pngtrunc_cube.jpg

심지어 이렇게 교대로 깍아 내도 공정성을 잃지는 않습니다. 다만, 이렇게 생긴 주사위는 본적이 없고,
대신 이 모양으로 된 루빅스(3x3x3) 큐브는 존재하네요.

...
d8_new2.jpg


왼쪽은 일반적인 정팔면체로 구성된 주사위인데, 오른쪽또 8면 주사위이지만, 모양이 다른 다면체 입니다. 각면이 삼각형이 아닌 육각형으로 되어 있습니다. 
이게 무슨 모양일까 유심히 살펴뵜는데, 정팔면체의 모서리를 깍아서 깍은 정팔면체 (Truncated octahedron) 를 만들고, 사각형 부분에서는 멈추지 않도록 둥굴게 가공한 모양이더군요.

이런식으로 주사위를 만들면, 좀더 다양한 형태로 제작하면서도 공정성이 유지될 것이라 봅니다.



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