从三角形到圆形:你知道各种形状的神秘分类吗?

形状,作为一个物体的图形表示,涵盖了其外部边界或轮廓,与颜色、质地和材质类型等物体的其他属性有所区别。在几何学中,形状不包括有关物体的位置、大小、方向和手性的信息。可以说,图形是一种包括形状和大小的表示,并且根据形状的不同,可以将其分类为平面形状或三维形状。

简单形状的分类

许多简单形状可以被归纳到几个广泛的类别中。例如,多边形根据边的数量分为三角形、四边形、五边形等。每一类形状又可以细分,三角形可以分为等边三角形、等腰三角形、钝角三角形、锐角三角形、和不等边三角形等,而四边形可以是矩形、菱形、梯形和正方形等。

其他常见形状包括点、线、平面以及圆锥曲线,如椭圆、圆和抛物线。

几何学中的形状

几何形状是指去除位置、比例、方向和反射后所留下的几何信息。换句话说,当一个形状被移动、放大、旋转或在镜子中反射时,所得到的形状与原始形状相同,而不会形成一个全新的形状。许多二维几何形状可以用一组点或顶点以及连接这些点的线条来定义,这些形状称为多边形,包括三角形、正方形和五边形。

形状的属性

比较两个物体形状的方式有多种:

  • 相等性:如果一个物体可以通过序列的旋转、平移和/或反射转换成另一个物体,则这两个物体是相等的。
  • 相似性:如果一个物体可以通过均匀缩放,以及随后的旋转、平移和/或反射转换成另一个物体,则这两个物体是相似的。
  • 同齐性:如果一个物体可以通过一系列变形而不撕裂物体或在其上打孔转换成另一个物体,则这两个物体是同齐的。

有时,即使是相似或相等的物体在某些背景下也可能被认为具有不同的形状。

形状的等价性

在几何学中,如果一组点可以通过平移和旋转的组合及均匀缩放转换为另一组点,则这两个子集具有相同的形状。形状的信息不依赖于物体的大小和空间中的放置。例如,字母"d"和"p"的形状相同,因为它们可以完美重叠,只需将"d"平移特定距离,旋转并放大。然而,镜像则可能会被视为不同的形状。

人体对形状的感知

人体视觉依赖于广泛的形状表征。一些心理学家理论化,人类在心理上会将图像分解为简单的几何形状,例如圆锥和球体,也称为「地形模型」。此外,形状的相似性比较需要至少22个独立的维度来描述自然形状的变化。我们能否借助形状的分析更深入理解那些让我们设计和建造的物品呢?

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