Un cubo es un bloque con todos los ángulos rectos y cuya altura, anchura y profundidad son iguales. Un cubo es una de las formas matemáticas más simples del espacio. Algo que tiene forma de cubo a veces se denomina cúbico.

Elementos y propiedades básicas

  • Cada cara es un cuadrado congruente.
  • Número de caras: 6.
  • Número de aristas (lados): 12.
  • Número de vértices: 8.
  • Si llamamos l a la longitud de la arista (lado) del cubo, todas las aristas miden l.
  • El cubo es un sólido platónico; su poliedro dual es el octaedro.
  • El grupo de simetría espacial del cubo (rotaciones) tiene 24 elementos; considerando reflexiones el grupo completo tiene 48 elementos.
  • Existen 11 redes (desplegables) distintas que permiten representar sus 6 caras planas.

Fórmulas importantes

  • Área de una cara (área del cuadrado): A_cara = l2.
  • Área superficial total (suma de las 6 caras): A_total = 6 l2.
  • Área lateral (sin contar la cara superior e inferior): A_lateral = 4 l2.
  • Volumen: V = l3.
  • Diagonal de una cara (diagonal del cuadrado): d_face = l √2.
  • Diagonal espacial (diagonal interior que une dos vértices opuestos): d_espacio = l √3.

Derivaciones y relaciones útiles

  • De A_total = 6 l2 se obtiene la arista a partir del área total: l = √(A_total / 6).
  • De V = l3 se obtiene la arista a partir del volumen: l = V1/3.
  • Relación entre diagonal espacial y volumen: d_espacio = √3 · V1/3.
  • Relación entre diagonal de cara y área de una cara: d_face = √2 · √(A_cara).

Ejemplo numérico

Si l = 3 cm:

  • Área de una cara: A_cara = 32 = 9 cm2.
  • Área total: A_total = 6·9 = 54 cm2.
  • Área lateral: A_lateral = 4·9 = 36 cm2.
  • Volumen: V = 33 = 27 cm3.
  • Diagonal de cara: d_face = 3√2 ≈ 4.243 cm.
  • Diagonal espacial: d_espacio = 3√3 ≈ 5.196 cm.

Representación en coordenadas

Un cubo centrado en el origen con arista de longitud l puede describirse mediante los vértices:

(±l/2, ±l/2, ±l/2),

es decir, todas las combinaciones de signos ± para las tres coordenadas.

Aplicaciones y ejemplos cotidianos

  • Dados, cajas cúbicas, cubos de hielo y algunos bloques de construcción tienen forma de cubo.
  • En arquitectura y diseño el cubo se usa por su simplicidad geométrica y simetría.
  • En matemáticas y física, el cubo sirve como unidad de referencia para volúmenes y para estudiar simetrías y transformaciones espaciales.