Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ортографическая проекция усеченной 120-ячейки в плоскости Кокстера H 3 ( симметрия D 10 ). Рисуются только вершины и ребра.

В геометрии , A равномерный 4-многогранник (или равномерная polychoron ) [1] представляет собой 4-мерный многогранник , который является вершина-симметрическим и чьи клетки являются равномерной многогранники , а грани правильных многоугольников .

Описаны 47 непризматических выпуклых равномерных 4-многогранников, один конечный набор выпуклых призматических форм и два бесконечных набора выпуклых призматических форм. Также неизвестно количество невыпуклых звездных форм.

История открытия [ править ]

  • Выпуклые правильные многогранники :
    • 1852 : Людвиг Шлефли доказал в своей рукописи Theorie der vielfachen Kontinuität, что существует ровно 6 правильных многогранников в 4-х измерениях и только 3 в 5-ти или более измерениях.
  • Правильные звездные 4-многогранники (клетки звездных многогранников и / или вершинные фигуры )
    • Тысяча восемьсот пятьдесят-дв : Шлефл также обнаружила 4 из 10 регулярно звезды 4-многогранников, дисконтирование 6 с клетками или цифрами вершин { 5 / 2 , 5} и {5, 5 / 2 } .
    • 1883 : Эдмунд Гесс завершил список 10 невыпуклых правильных 4-многогранников в своей книге (на немецком языке) Einleitung in die Lehre von der Kugelteilung mit besonderer Berücksichtigung ihrer Anwendung auf die Theorie der Gleichflächigen und der gleicheckigen [2] .
  • Выпуклые полуправильные многогранники : (Различные определения до равномерной категории Кокстера )
    • 1900 : Торольд Госсет перечислил список непризматических полуправильных выпуклых многогранников с правильными ячейками ( Платоновы тела ) в своей публикации « О правильных и полурегулярных фигурах в пространстве n измерений» . [2]
    • 1910 : Алисия Буль Стотт в своей публикации « Геометрический вывод полурегулярности из регулярных многогранников и заполнений пространства» расширила определение, допустив также архимедовы твердые тела и призматические ячейки. Эта конструкция перечислила 45 полуправильных 4-многогранников. [3]
    • 1911 : Питер Хендрик Схоут опубликовал « Аналитическое рассмотрение многогранников, регулярно получаемых из правильных многогранников , в соответствии с нотациями Буля-Стотта», перечислив выпуклые однородные многогранники по симметрии, основанной на 5-ячеечной , 8-элементной / 16-элементной и 24-элементной системе .
    • 1912 : Э.Л. Элте независимо расширил список Госсета публикацией «Полурегулярные многогранники гиперпространств» , многогранники с одним или двумя типами полуправильных граней. [4]
  • Выпуклые равномерные многогранники :
    • 1940 : Поиск был систематически расширен HSM Coxeter в его публикации Regular and Semi-Regular Polytopes .
    • Выпуклые равномерные 4-многогранники :
      • 1965 : Полный список выпуклых форм был окончательно перечислен Джоном Хортоном Конвеем и Майклом Гаем в их публикации « Четырехмерные архимедовы многогранники» , установленным компьютерным анализом, и добавлен только один невыпуклый 4-многогранник, не являющийся уитхоффовским, - великая антипризма .
      • 1966 Норман Джонсон получает докторскую степень. Диссертация «Теория однородных многогранников и сот» под руководством Кокстера завершает базовую теорию однородных многогранников для размерностей 4 и выше.
      • 1986 Коксетер опубликовал статью « Регулярные и полурегулярные многогранники II», в которой был проведен анализ уникальной курносой 24-клеточной структуры и симметрии аномальной большой антипризмы.
      • 1998 [5] -2000 : 4-многогранники были систематически названы Норманом Джонсоном и даны индексированным онлайн-списком Джорджа Ольшевского (использованным в качестве основы для этого списка). Джонсон назвал 4-многогранники полихорами, как многогранники для 3-многогранников, от греческих корней поли («многие») и choros («комната» или «пространство»). [6] Имена однородных полихор начинались с 6 правильных полихор с приставками, основанными на кольцах в диаграммах Кокстера; усечение t 0,1 , cantellation, t 0,2 , runcination t 0,3 , с одинарными кольцевыми формами, называемыми выпрямленными, и префиксы bi, tri, добавленные, когда первое кольцо было на втором или третьем узлах.[7] [8]
      • 2004 : Доказательство полноты множества Конвея-Гая было опубликовано Марко Мёллером в его диссертации Vierdimensionale Archimedische Polytope . Мёллер воспроизвел систему именования Джонсона в своем списке. [9]
      • 2008 : Книга Симметрии Вещей [10] была опубликована Джоном Х. Конвеем и содержит первый опубликованный в печати список выпуклых однородных 4-многогранников и многогранников более высокой размерности по семейству групп Кокстера с общими диаграммами вершинных фигур для каждой кольцевой диаграммы Кокстера. перестановка - курносый, великая антипризма и дуопризма, - которые он назвал пропризмами для продуктовых призм. Он использовал свою собственную схему именования ijk -ambo для перестановок индексированных колец помимо усечения и усечения битов, и все имена Джонсона были включены в указатель книги.
  • Нерегулярные однородные звездные 4-многогранники : (аналогично невыпуклым однородным многогранникам )
    • 2000-2005 : В ходе совместного поиска до 2005 года Джонатаном Бауэрсом и Джорджем Ольшевским [11] было идентифицировано в общей сложности 1845 однородных 4-многогранников (выпуклых и невыпуклых) [11], а в 2006 году было обнаружено еще четыре, всего 1849. известно до сих пор. [12]

Правильные 4-многогранники [ править ]

Правильные 4-многогранники являются подмножеством равномерных 4-многогранников, удовлетворяющих дополнительным требованиям. Регулярные 4-многогранники могут быть выражены с помощью символа Шлефли { p , q , r }, имеющего ячейки типа { p , q }, грани типа { p }, фигуры ребер { r } и фигуры вершин { q , r }.

Существование правильного 4-многогранника { p , q , r } ограничивается существованием правильных многогранников { p , q }, которые становятся клетками, и { q , r }, которые становятся фигурой вершины .

Существование конечного 4-многогранника зависит от неравенства: [13]

16 правильных 4-многогранников со свойством, что все ячейки, грани, ребра и вершины конгруэнтны:

  • 6 правильных выпуклых 4-многогранников : 5-клеточный {3,3,3}, 8-клеточный {4,3,3}, 16-клеточный {3,3,4}, 24-клеточный {3,4,3} , 120-элементный {5,3,3} и 600-элементный {3,3,5}.
  • 10 регулярных звезда 4-многогранников : икосаэдрические 120-элементный {3,5, 5 / 2 }, небольшая звездообразных 120-ячейка { 5 / 2 , 5,3}, большие 120-элементный {5, 5 / 2 , 5}, гранд 120-элементный {5,3, 5 / 2 }, большая звездообразный 120-ячейки { 5 / 2 , 3,5}, Гранд звездообразный 120-ячейки { 5 / 2 , 5, 5 / 2 }, большая великое 120- ячейка {5, 5 /2 , 3}, большие икосаэдрические 120-элементный {3, 5 / 2 , 5}, гранд-600 клетки {3,3, 5 / 2 }, и большая гранд звездообразных 120-ячейки { 5 / 2 , 3,3} .

Выпуклые равномерные 4-многогранники [ править ]

Симметрия однородных 4-многогранников в четырех измерениях [ править ]

Существует 5 основных семейств точечных групп зеркальной симметрии в 4-х измерениях: A 4 =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png, B 4 =CDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png, D 4 =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel split1.pngCDel nodes.png, F 4 =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png, H 4 =CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png. [7] Также существуют 3 призматические группы A 3 A 1 =CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node.png, B 3 A 1 =CDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node.png, H 3 A 1 =CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node.png, и дуопризматические группы: I 2 (p) × I 2 (q) =CDel node.pngCDel p.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node.pngCDel q.pngCDel node.png. Каждая группа определяется фундаментальной областью тетраэдра Гурса, ограниченной зеркальными плоскостями.

Каждый отражающий равномерный 4-многогранник может быть построен в одной или нескольких группах отражающих точек в 4-х измерениях с помощью конструкции Wythoff , представленной кольцами вокруг перестановок узлов на диаграмме Кокстера . Зеркальные гиперплоскости могут быть сгруппированы по цветным узлам, разделенным четными ветвями. Группы симметрии вида [a, b, a] обладают расширенной симметрией [[a, b, a]], удваивающей порядок симметрии. Сюда входят [3,3,3], [3,4,3] и [ p , 2, p ]. Равномерные многогранники в этой группе с симметричными кольцами содержат эту расширенную симметрию.

Если в данном однородном многограннике все зеркала данного цвета не закручены (неактивны), он будет иметь конструкцию с более низкой симметрией, удалив все неактивные зеркала. Если все узлы данного цвета обведены (активны), операция чередования может сгенерировать новый 4-многогранник с киральной симметрией, показанный как «пустые» обведенные узлы », но геометрия обычно не регулируется для создания однородных решений .

Перечисление [ править ]

Имеется 64 выпуклых равномерных 4-многогранника, включая 6 правильных выпуклых 4-многогранников, исключая бесконечные множества дуопризм и антипризматических призм .

  • 5 - многогранные призмы, основанные на Платоновых телах (1 перекрываются с регулярными, поскольку кубическая гиперпризма является тессерактом )
  • 13 - многогранные призмы, основанные на архимедовых телах.
  • 9 принадлежат к самодуальной регулярной группе A 4 [3,3,3] ( 5-клеточной ).
  • 9 находятся в семействе самодуальной регулярной группы F 4 [3,4,3] ( 24 клетки ). (Исключая курносый 24-элементный)
  • 15 принадлежат к обычной группе B 4 [3,3,4] ( тессеракт / 16-элементное семейство) (3 пересекаются с 24-элементным семейством)
  • 15 находятся в регулярном H 4 [3,3,5] группа ( 120 клеток / 600-клеток семьи).
  • 1 специальная курносая форма в группе [3,4,3] ( 24-элементное семейство).
  • 1 специальный не-Wythoffian 4-многогранник, большая антипризма.
  • ИТОГО: 68 - 4 = 64

Эти 64 равномерных 4-многогранника проиндексированы ниже Георгием Ольшевским. В скобках указаны повторяющиеся формы симметрии.

В дополнение к 64 выше, есть 2 бесконечных призматических множества, которые генерируют все оставшиеся выпуклые формы:

  • Набор однородных антипризматических призм - sr { p , 2} × {} - Многогранные призмы двух антипризм .
  • Набор равномерных дуопризм - { p } × { q } - декартово произведение двух многоугольников.

Аналого 4 семьи [ править ]

5-клетка имеет диплоидный pentachoric [3,3,3] симметрия , [7] из порядка 120, изоморфных перестановки пяти элементов, потому что все пары вершин связаны таким же образом.

Даны фасеты (ячейки), сгруппированные в их положениях диаграммы Кокстера путем удаления указанных узлов.

Три формы однородных 4-многогранников, отмеченные звездочкой , * , имеют более высокую расширенную пентахорическую симметрию порядка 240, [[3,3,3]], потому что элемент, соответствующий любому элементу лежащей в основе 5-ячейки, может быть заменен с одним из тех, которые соответствуют элементу его дуального. Существует одна небольшая индексная подгруппа [3,3,3] + , порядок 60 или ее удвоение [[3,3,3]] + , порядок 120, определяющая 5-ячейку омнисуба, которая указана для полноты, но не является униформа.

В 4 семьи [ править ]

Это семейство имеет диплоидный hexadecachoric симметрию , [7] [4,3,3], из порядка 24 × 16 = 384: 4 = 24 перестановки четырех осей, 2 4 = 16 для отражения в каждой оси. Есть 3 подгруппы малых индексов, первые две порождают равномерные 4-многогранники, которые также повторяются в других семействах: [1 + , 4,3,3], [4, (3,3) + ] и [4, 3,3] + , все порядка 192.

Усечения Тессеракта [ править ]

Усечение из 16 ячеек [ править ]

(*) Так же, как выпрямление тетраэдра дает октаэдр , выпрямление 16-ячеечного дает 24-элементный, регулярный член следующего семейства.

Курносая 24-элементный является повторением этой семьи для полноты картины . Это чередование усеченных 16-ячеек или 24-ячеек с полусимметричной группой [(3,3) + , 4]. Усеченные октаэдрические ячейки становятся икосаэдрами. Кубики становятся тетраэдрами, и 96 новых тетраэдров создаются в промежутках из удаленных вершин.

F 4 семьи [ править ]

Это семейство имеет диплоидное icositetrachoric симметрии , [7] [3,4,3], из порядка 24 × 48 = 1152: 48 симметрии октаэдра для каждого из 24 клеток. Есть 3 подгруппы с малым индексом, первые две изоморфные пары порождают равномерные 4-многогранники, которые также повторяются в других семействах: [3 + , 4,3], [3,4,3 + ] и [3,4, 3] + , всего порядка 576.

(†) Курносый 24-элементный здесь, несмотря на свое общее название, не аналогичен курносому кубу ; скорее, получается путем чередования усеченных 24-ячеек. Его число симметрии составляет всего 576 ( ионная уменьшенная икоситетрахорическая группа, [3 + , 4,3]).

Как и 5-элементная, 24-элементная самодвойственная, и поэтому следующие три формы имеют вдвое больше симметрий, в результате чего их общее количество составляет 2304 ( расширенная икоситетрахорическая симметрия [[3,4,3]]).

Н 4 семьи [ править ]

Это семейство имеет диплоидное hexacosichoric симметрии , [7] [5,3,3], из порядка 120 × 120 × 24 = 600 = 14400: 120 для каждого из 120 додекаэдров или 24 для каждого из 600 тетраэдров. Есть одна небольшая индексная подгруппа [5,3,3] + , всего порядка 7200.

Усечения на 120 ячеек [ править ]

Усечение на 600 ячеек [ править ]

D 4 семьи [ править ]

Это семейство димитессерактов [3 1,1,1 ] не вводит новых однородных 4-многогранников, но стоит повторить эти альтернативные конструкции. Это семейство имеет порядок 12 × 16 = 192: 4! / 2 = 12 перестановок четырех осей, половина из которых чередуются, 2 4 = 16 для отражения по каждой оси. Есть одна небольшая индексная подгруппа, порождающая равномерные 4-многогранники, [3 1,1,1 ] + , порядок 96.

Когда 3 раздвоенных узла ветвления идентично окружены кольцами, симметрия может быть увеличена на 6, как [3 [3 1,1,1 ]] = [3,4,3], и, таким образом, эти многогранники повторяются из 24-элементного семья.

Здесь снова курносая 24-ячейка с группой симметрии [3 1,1,1 ] + на этот раз представляет собой альтернативное усечение усеченных 24-ячеек, создающее 96 новых тетраэдров в позиции удаленных вершин. В отличие от его появления внутри прежних групп как частично курносый 4-многогранник, только внутри этой группы симметрии он имеет полную аналогию с курносыми Кеплера, то есть курносым кубом и курносым додекаэдром .

Великая антипризма [ править ]

Существует один невыпуклый 4-мерный многогранник, не относящийся к Витоффу, известный как большая антипризма , состоящий из 20 пятиугольных антипризм, образующих два перпендикулярных кольца, соединенных 300 тетраэдрами . Это примерно аналогично трехмерным антипризмам , которые состоят из двух параллельных многоугольников, соединенных полосой треугольников . Однако в отличие от них большая антипризма не является членом бесконечного семейства однородных многогранников.

Его симметрия - ионная уменьшенная группа Кокстера , [[10,2 + , 10]], порядок 400.

Призматические однородные 4-многогранники [ править ]

Призматический многогранник - это декартово произведение двух многогранников меньшей размерности; знакомыми примерами являются трехмерные призмы , которые являются произведением многоугольника и отрезка линии . Призматические равномерные 4-многогранники состоят из двух бесконечных семейств:

  • Многогранные призмы : произведения отрезка прямой и равномерный многогранник. Это семейство бесконечно, потому что оно включает призмы, построенные на трехмерных призмах, и антипризмы .
  • Дуопризмы : произведения двух многоугольников.

Выпуклые многогранные призмы [ править ]

Наиболее очевидное семейство призматических 4-многогранников - это многогранные призмы, то есть произведения многогранника с отрезком прямой . Ячейки такого 4-многогранника представляют собой два одинаковых однородных многогранника, лежащих в параллельных гиперплоскостях ( базовые ячейки) и соединяющий их слой призм ( боковые ячейки). Это семейство включает призмы для 75 непризматических однородных многогранников (из них 18 выпуклых; одна из них, куб-призма, указана выше как тессеракт ). [ необходима цитата ]

Есть 18 выпуклых многогранных призм, созданных из 5 Платоновых и 13 Архимедовых тел, а также для бесконечных семейств трехмерных призм и антипризм . [ необходимая цитата ] Число симметрии многогранной призмы в два раза больше, чем у базового многогранника.

Тетраэдрические призмы: A 3 × A 1 [ править ]

Эта призматическая тетраэдрическая симметрия [3,3,2], порядок 48. Есть две подгруппы индекса 2, [(3,3) + , 2] и [3,3,2] + , но вторая не порождает равномерный 4-многогранник.

Октаэдрические призмы: B 3 × A 1 [ править ]

Симметрия этого призматического октаэдрического семейства - [4,3,2], порядок 96. Есть 6 подгрупп индекса 2, порядка 48, которые ниже выражены в чередующихся 4-многогранниках. Симметрии : [(4,3) + , 2], [1 + , 4,3,2], [4,3,2 + ], [4,3 + , 2], [4, (3,2) + ] и [4,3,2] + .

Икосаэдрические призмы: H 3 × A 1 [ править ]

Эта призматическая икосаэдрическая симметрия [5,3,2] порядка 240. Есть две подгруппы индекса 2, [(5,3) + , 2] и [5,3,2] + , но вторая не порождает равномерный полихорон.

Дуопризмы: [p] × [q] [ править ]

Самая простая из дуопризм, 3,3-дуопризма, на диаграмме Шлегеля , одна из шести показанных ячеек треугольной призмы .

Второй - бесконечное семейство однородных дуопризм , произведений двух правильных многоугольников . Диаграмма Кокстера-Дынкина дуопризмы имеет видCDel node 1.pngCDel p.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node 1.pngCDel q.pngCDel node.png. Его вершина фигура является равногранным тетраэдром тетраэдра , .

Это семейство частично совпадает с первым: когда один из двух «факторных» многоугольников является квадратом, продукт эквивалентен гиперпризме, основание которой представляет собой трехмерную призму. Число симметрии дуопризмы, множителями которой являются p -угольник и q -угольник (« p, q -дупризма»), равно 4 pq, если pq ; если оба фактора являются p -угольниками, число симметрии равно 8 p 2 . Тессеракт также можно считать 4,4-дуопризмой.

Элементами p, q -дупризмы ( p ≥ 3, q ≥ 3) являются:

  • Ячейки: p q -угольные призмы, q p -угольные призмы
  • Грани: pq квадратов, p q -угольников, q p -угольников.
  • Края: 2 шт.
  • Вершины: pq

Нет единого аналога в четырех измерениях бесконечному семейству трехмерных антипризм .

Бесконечный набор pq duoprism -CDel node 1.pngCDel p.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node 1.pngCDel q.pngCDel node.png- p q -угольные призмы, q p -угольные призмы:

Многоугольные призматические призмы: [p] × [] × [] [ править ]

Бесконечный набор однородных призматических призм перекрывается с 4-p дуопризмами: (p≥3) - CDel node 1.pngCDel p.pngCDel node.pngCDel 2.pngCDel node 1.pngCDel 2.pngCDel node 1.png- p кубов и 4 p -угольных призм - (Все они такие же, как 4-p дуопризма ) Второй многогранник в серии представляет собой более низкую симметрию правильного тессеракта , {4} × {4}.



Многоугольные антипризматические призмы: [p] × [] × [] [ править ]

Бесконечные множества однородных антипризматических призм построены из двух параллельных однородных антипризм ): (p≥2) -CDel узел h.pngCDel p.pngCDel узел h.pngCDel 2x.pngCDel узел h.pngCDel 2.pngCDel node 1.png- 2 p -угольные антипризмы, соединенные 2 p -угольными призмами и 2p треугольными призмами.

Р-угольная призма antiprismatic имеет 4p треугольник, 4p квадрат и 4 п-угольник лица. Он имеет 10p ребер и 4p вершины.

Неоднородные чередования [ править ]

Как трехмерный курносый куб ,CDel узел h.pngCDel 4.pngCDel узел h.pngCDel 3.pngCDel узел h.png, чередование удаляет половину вершин в двух киральных наборах вершин из окольцованной формыCDel node 1.pngCDel 4.pngCDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node 1.png, однако единообразное решение требует, чтобы положения вершин были отрегулированы на равные длины. В четырех измерениях эта корректировка возможна только для 2 чередующихся фигур, в то время как остальные существуют только как неравносторонние чередующиеся фигуры.

Кокстер показал только два равномерных решения для групп Кокстера 4-го ранга с чередованием всех колец (показаны с пустыми узлами в кружках ). Первый - этоCDel узел h.pngCDel 2x.pngCDel узел h.pngCDel 2x.pngCDel узел h.pngCDel 2x.pngCDel узел h.png, s {2 1,1,1 }, который представляет форму подгруппы индекса 24 ( симметрия [2,2,2] + , порядок 8) димитессеракта ,CDel узел h.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png, h {4,3,3} (симметрия [1 + , 4,3,3] = [3 1,1,1 ], порядок 192). ВторойCDel узел h.pngCDel 3.pngCDel узел h.pngCDel split1.pngУзлы CDel hh.png, s {3 1,1,1 }, которая является формой подгруппы индекса 6 (симметрия [3 1,1,1 ] + , порядок 96) курносой 24-клетки ,CDel узел h.pngCDel 3.pngCDel узел h.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png, s {3,4,3}, (симметрия [3 + , 4,3], порядок 576).

Другие варианты, такие как CDel узел h.pngCDel 4.pngCDel узел h.pngCDel 3.pngCDel узел h.pngCDel 3.pngCDel узел h.png, как альтернатива полностью усеченному тессеракту CDel node 1.pngCDel 4.pngCDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node 1.png, нельзя сделать единообразным, поскольку решение для равных длин ребер, как правило, переопределено (есть шесть уравнений, но только четыре переменные). Такие неоднородные чередующиеся фигуры могут быть построены как вершинно-транзитивные 4-многогранники путем удаления одного из двух полумножеств вершин полностью окольцованной фигуры, но будут иметь неодинаковые длины ребер. Так же, как и равномерные чередования, они будут иметь половину симметрии однородной фигуры, например [4,3,3] + , порядок 192 - симметрия чередующегося омниусеченного тессеракта . [18]

Конструкции Wythoff с чередованиями создают фигуры, транзитивные по вершинам, которые могут быть равносторонними, но не однородными, поскольку чередующиеся промежутки (вокруг удаленных вершин) создают ячейки, которые не являются регулярными или полуправильными. Предлагаемое название таких фигур - чешуйчатые многогранники . [19] Эта категория допускает подмножество тел Джонсона в качестве ячеек, например треугольный купол .

Каждая конфигурация вершины в теле Джонсона должна существовать внутри фигуры вершины. Например, квадратная детская коляска имеет две конфигурации вершин: 3.3.4 вокруг основания и 3.3.3.3 на вершине.

Сети и фигуры вершин двух выпуклых случаев приведены ниже вместе со списком ячеек вокруг каждой вершины.

Геометрические деривации для 46 непризматических однородных полихор Витоффа [ править ]

46 Wythoffian 4-многогранников включают шесть выпуклых правильных 4-многогранников . Остальные сорок могут быть получены из регулярных полихор с помощью геометрических операций, которые сохраняют большую часть или всю их симметрию , и, следовательно, могут быть классифицированы по группам симметрии, которые у них есть общие.

Геометрические операции, которые выводят 40 однородных 4-многогранников из правильных 4-многогранников, являются операциями усечения . 4-многогранник может быть усечен по вершинам, ребрам или граням, что приведет к добавлению ячеек, соответствующих этим элементам, как показано в столбцах таблиц ниже.

На диаграмме Кокстера-Дынкина показана четыре зеркал Wythoffian калейдоскопа как узлы, а ребра между узлами обозначены целым числом , показывающим углом между зеркалами ( п / п радиан или 180 / п градусами). Узлы в кружках показывают, какие зеркала активны для каждой формы; зеркало активно по отношению к вершине, которая на нем не лежит.

См. Также выпуклые однородные соты , некоторые из которых иллюстрируют эти операции применительно к обычным кубическим сотам .

Если два многогранники двойственные друг от друга (например, тессеракта и 16-клетки, или 120-клетки и 600-клетки), а затем bitruncating , runcinating или omnitruncating либо производит тот же показатель , как и ту же операцию к другим. Таким образом, если в таблице фигурирует только причастие, его следует понимать применительно к любому из родителей.

Сводка построений по расширенной симметрии [ править ]

46 однородных полихор, построенных на основе симметрии A 4 , B 4 , F 4 , H 4, представлены в этой таблице их полной расширенной симметрией и диаграммами Кокстера. Чередования сгруппированы по их киральной симметрии. Приведены все чередования, хотя курносый 24-элементный с его 3 семейством конструкций является единственным однородным. Счетчики в скобках либо повторяются, либо неоднородны. Диаграммы Кокстера даны с нижними индексами от 1 до 46. Включено дуопризматическое семейство 3-3 и 4-4, второе из-за его связи с семейством B 4 .


См. Также [ править ]

  • Конечные правильные косые многогранники четырехмерного пространства
  • Выпуклые однородные сотовые бесконечные 4-многогранники в евклидовом 3-пространстве.
  • Выпуклые однородные соты в гиперболическом пространстве. Связанные бесконечные 4-многогранники в гиперболическом 3-пространстве.
  • Паракомпактные однородные соты

Ссылки [ править ]

  1. ^ NW Johnson : Geometries and Transformations , (2018) ISBN  978-1-107-10340-5 Глава 11: Конечные группы симметрии , 11.1 Многогранники и соты , стр.224
  2. ^ Т. Госсет : О регулярных и полурегулярных фигурах в пространстве n измерений , Вестник математики, Macmillan, 1900
  3. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 декабря 2009 года . Проверено 13 августа 2010 . CS1 maint: archived copy as title (link)
  4. ^ Elte (1912)
  5. ^ https://web.archive.org/web/19981206035238/http://members.aol.com/Polycell/uniform.html 6 декабря 1998 г. Самый старый архив
  6. ^ Универсальная книга математики: от абракадабры до парадоксов Зенона Дэвидом Дарлингом, (2004) ASIN: B00SB4TU58
  7. ^ a b c d e f g h i j k Johnson (2015), глава 11, раздел 11.5 Сферические группы Кокстера, 11.5.5 полные полихорические группы
  8. ^ Равномерные многогранники в четырех измерениях , Георгий Ольшевский.
  9. Перейти ↑ Möller, Marco (2004). Vierdimensionale Archimedische Polytope (PDF) (докторская диссертация) (на немецком языке). Гамбургский университет.
  10. ^ Конвей (2008)
  11. ^ [1] Практикум по выпуклым и абстрактным многогранникам (2005), Н. Джонсон - аннотация "Uniform Polychora"
  12. ^ "Равномерная полихора" . www.polytope.net . Проверено 20 февраля 2020 года .
  13. ^ Кокстер, Правильные многогранники, 7.7 Критерий Шлефли уравнение 7.78, стр.135
  14. ^ http://www.bendwavy.org/klitzing/incmats/s3s3s3s.htm
  15. ^ http://www.bendwavy.org/klitzing/incmats/s3s3s4s.htm
  16. ^ http://www.bendwavy.org/klitzing/incmats/s3s4s3s.htm
  17. ^ http://www.bendwavy.org/klitzing/incmats/s3s3s5s.htm
  18. ^ HSM Coxeter, Правильные и полурегулярные многогранники II, [Math. Zeit. 188 (1985) с. 582-588 2.7. Четырехмерные аналоги курносого куба.
  19. ^ http://bendwavy.org/klitzing/explain/polytope-tree.htm#scaliform
  20. ^ http://bendwavy.org/klitzing/incmats/tut=invtut.htm
  21. ^ Категория S1: Простые Scaliforms tutcup
  22. ^ http://bendwavy.org/klitzing/incmats/prissi.htm
  23. ^ Категория S3: Специальные Scaliforms prissi
  • А. Буль Стотт : Геометрическая дедукция полуправильных из правильных многогранников и заполнения пространства , Верханделинген из академии Koninklijke van Wetenschappen, единица ширины Амстердам, Eerste Sectie 11,1, Амстердам, 1910 г.
  • Б. Выпуклые многогранники Грюнбаума , Нью-Йорк; Лондон: Springer, c2003. ISBN 0-387-00424-6 . Второе издание подготовили Фолькер Кайбель, Виктор Клее и Гюнтер М. Циглер. 
  • Элте, EL (1912), Полурегулярные многогранники гиперпространств , Гронинген: Университет Гронингена, ISBN 1-4181-7968-X [3] [4]
  • HSM Coxeter :
    • HSM Coxeter, MS Longuet-Higgins und JCP Miller: Uniform Polyhedra , Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Londen, 1954.
    • HSM Coxeter, Regular Polytopes , 3rd Edition, Dover New York, 1973.
  • Калейдоскопы: Избранные сочинения HSM Coxeter , отредактированные Ф. Артуром Шерком, Питером Макмалленом, Энтони С. Томпсоном, Азией Ивичем Вайс, публикацией Wiley-Interscience, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 
    • (Документ 22) HSM Кокстер, Правильные и полурегулярные многогранники I , [Math. Zeit. 46 (1940) 380-407, MR 2,10]
    • (Документ 23) HSM Кокстер, Правильные и полурегулярные многогранники II , [Math. Zeit. 188 (1985) 559-591]
    • (Документ 24) HSM Кокстер, Правильные и полурегулярные многогранники III , [Math. Zeit. 200 (1988) 3-45]
  • HSM Coxeter и WOJ Moser. Генераторы и соотношения для дискретных групп 4-е изд., Springer-Verlag. Нью-Йорк. 1980 г. 92, стр. 122.
  • Джон Х. Конвей , Хайди Берджел, Хаим Гудман-Штраус , Симметрии вещей 2008, ISBN 978-1-56881-220-5 (Глава 26) 
  • Джон Х. Конвей и MJT Гай : четырехмерные архимедовы многогранники , материалы коллоквиума по выпуклости в Копенгагене, стр. 38 и 39, 1965 г.
  • Н. В. Джонсон : Теория однородных многогранников и сот , доктор философии. Диссертация, Университет Торонто, 1966 г.
  • Н. В. Джонсон: Геометрии и преобразования , (2015) Глава 11: Конечные группы симметрии
  • Ричард Клитцинг, Снабс, чередующиеся фасетки и диаграммы Стотта-Кокстера-Дынкина , Симметрия: культура и наука, Vol. 21, № 4, 329-344, (2010) [5]
  • Schoute, Питер Хендрик (1911), "Аналитическая обработка многогранников, регулярно получаемых из правильных многогранников", Verhandelingen der Koninklijke Akademie van Wetenschappen Te Amsterdam , 11 (3): 87 стр. Googlebook, 370-381

Внешние ссылки [ править ]

  • Выпуклые равномерные 4-многогранники
    • Равномерные выпуклые многогранники в четырех измерениях , Марко Мёллер (на немецком языке)
    • Равномерные многогранники в четырех измерениях , Георгий Ольшевский.
      1. Выпуклая однородная полихора на основе пятихоронки Георгия Ольшевского.
      2. Выпуклая однородная полихора на основе тессеракта / 16-ячеечная , Георгий Ольшевский.
      3. Выпуклая равномерная полихора по мотивам 24-клеточной , Георгия Ольшевского.
      4. Выпуклая однородная полихора на основе 120/600 клеток , Георгий Ольшевский.
      5. Аномально выпуклый однородный полихорон: (большая антипризма) , Георгий Ольшевский.
      6. Выпуклая равномерно призматическая полихора , Георгий Ольшевский.
      7. Равномерная полихора, полученная из гломерного тетраэдра В4 , Георгия Ольшевского.
    • Регулярные и полурегулярные выпуклые многогранники краткий исторический обзор
    • Апплеты Java3D с исходными кодами
  • Невыпуклые равномерные 4-многогранники
    • Равномерная полихора Джонатана Бауэрса
    • Stella4D Stella (программное обеспечение) создает интерактивные виды известных однородных полихор, включая 64 выпуклые формы и бесконечные призматические семейства.
  • Клитцинг, Ричард. «Четырехмерные однородные многогранники» .
  • 4D-многогранники и их двойственные многогранники группы Кокстера W (A4), представленные Quaternions International Journal of Geometric Methods in Modern Physics, Vol. 9, No. 4 (2012) Mehmet Koca, Nazife Ozdes Koca, Mudhahir Al-Ajmi (2012) [6]