Interested Article - Список правильных многомерных многогранников и соединений
- 2021-10-20
- 2
Правильные (2D) многоугольники | |
---|---|
Выпуклые | Звёздчатые |
{5} |
{5/2} |
Правильные 3D-многогранники | |
Выпуклые | Звёздчатые |
{5,3} |
{5/2,5} |
Правильные 2D-замощения | |
Евклидовы | Гиперболические |
{4,4} |
|
Правильные 4D-многогранники | |
Выпуклые | Звёздчатые |
{5,3,3} |
|
Правильные 3D-замощения | |
Евклидовы | Гиперболические |
{4,3,4} |
{5,3,4} |
Эта страница содержит список правильных многомерных многогранников (политопов) и правильных cоединений этих многогранников в евклидовом , сферическом и гиперболическом пространствах разных размерностей.
Символ Шлефли описывает каждое правильное замощение n-сферы, евклидова и гиперболического пространства. Символ Шлефли описания n-мерного многогранника равным образом описывает мозаику (n-1)-сферы. Вдобавок, симметрия правильного многогранника или замощения выражается как группа Коксетера , которые Коксетер обозначал идентично символам Шлефли, за исключением разграничения квадратными скобками, и эта нотация называется . Другой связанный символ — диаграмма Коксетера — Дынкина , которая представляет группу симметрии (без помеченных кружком узлов) и правильные многогранники или замощения с обведённым кружком первым узлом. Например, куб имеет символ Шлефли {4,3}, с его [4,3] или , представляется диаграммой Коксетера .
Правильные многогранники сгруппированы по размерности, а затем по форме — выпуклые, невыпуклые и бесконечные. Невыпуклые виды используют те же вершины, что и выпуклые, но имеют пересекающиеся фасеты (грани максимальной размерности = размерности пространства – 1). Бесконечные виды замощают евклидово пространство на единицу меньшей размерности.
Бесконечные формы можно расширить до замощения гиперболического пространства . Гиперболическое пространство подобно обычному пространству, но параллельные прямые с расстоянием расходятся. Это позволяет вершинным фигурам иметь отрицательные угловые дефекты . Например, в вершине может сходиться семь правильных треугольников , лежащих на плоскости. Это нельзя осуществить на обычной (евклидовой) плоскости, но можно сделать при некотором масштабе на гиперболической плоскости.
Многогранники, удовлетворяющие более общему определению и не имеющие простых символов Шлефли, включают правильные косые многогранники и бесконечноугольные правильные косые многогранники с неплоскими фасетами или вершинными фигурами .
Обзор
Таблица показывает сводку правильных многогранников по размерностям.
Конечные | Евклидовы | Гиперболические | Соединения | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Разм. |
Выпук-
лые |
Звёзд-
чатые |
Косые |
Выпук-
лые |
Компак-
тные |
Звёзд-
чатые |
Параком-
пактные |
Выпук-
лые |
Звёзд-
чатые |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | ∞ | ∞ | ∞ | 1 | 1 | 0 | 0 | ∞ | ∞ |
3 | 5 | 4 | ? | 3 | ∞ | ∞ | ∞ | 5 | 0 |
4 | 6 | 10 | ? | 1 | 4 | 0 | 11 | 26 | 20 |
5 | 3 | 0 | ? | 3 | 5 | 4 | 2 | 0 | 0 |
6 | 3 | 0 | ? | 1 | 0 | 0 | 5 | 0 | 0 |
7 | 3 | 0 | ? | 1 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 |
8 | 3 | 0 | ? | 1 | 0 | 0 | 0 | 6 | 0 |
9+ | 3 | 0 | ? | 1 | 0 | 0 | 0 | * | 0 |
* 1, если размерность имеет вид 2 k − 1; 2, если размерность является степенью двойки; 0 в противном случае.
Не существует правильных звёздчатых замощений в евклидовом пространстве любой размерности.
Одномерное пространство
Диаграмма Коксетера — Дынкина представляет зеркальные "плоскости" как узлы, и помещает кружок вокруг узла, если точка не лежит на плоскости. Отрезок , { }, — это точка p и зеркальный образ точки p , а также отрезок между ними. |
Одномерный многогранник (1-многогранник) — это замкнутый отрезок , ограниченный двумя конечными точками. 1-многогранник является правильным по определению и представляется символом Шлефли { } или диаграммой Коксетера с единственным помеченным кружком узлом, . Норман Джонсон дал им название дайтел и символ Шлефли { } .
Будучи тривиальным в качестве многогранника, дайтел возникает в качестве рёбер многоугольников и многогранников . Он используется в определении однородных призм (как в символе Шлефли { }×{p}) или в диаграмме Коксетера как прямое произведение отрезка и правильного многоугольника .
Двумерное пространство (многоугольники)
Двумерные многогранники называются многоугольниками . Правильные многоугольники имеют равные стороны и вписаны в окружность. Правильный p-угольник представляется символом Шлефли {p}.
Обычно только выпуклые многоугольники считаются правильными, но звёздчатые многоугольники наподобие пентаграммы можно также считать правильными. Они используют те же вершины, что и выпуклые формы, но соединение происходит другим путём, при котором окружность обходится более одного раза.
Звёздчатые многоугольники следует называть скорее невыпуклыми , чем вогнутыми , поскольку пересечение рёбер не образует новых вершин и все вершины находятся на окружности.
Выпуклые
Символ Шлефли {p} представляет правильный p -угольник .
Название |
Треугольник
( 2-симплекс ) |
Квадрат
(2- ортоплекс ) ( 2-куб ) |
Пятиугольник | Шестиугольник | Семиугольник | Восьмиугольник | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Шлефли | {3} | {4} | {5} | {6} | {7} | {8} | |
Симметрия | D 3 , [3] | D 4 , [4] | D 5 , [5] | D 6 , [6] | D 7 , [7] | D 8 , [8] | |
Коксетер | |||||||
Рисунок | |||||||
Название | Девятиугольник | Десятиугольник | Одиннадцатиугольник | Двенадцатиугольник | Тринадцатиугольник | Четырнадцатиугольник | |
Шлефли | {9} | {10} | {11} | {12} | {13} | {14} | |
Симметрия | D 9 , [9] | D 10 , [10] | D 11 , [11] | D 12 , [12] | D 13 , [13] | D 14 , [14] | |
Дынкин | |||||||
Рисунок | |||||||
Название | Пятнадцатиугольник | Шестнадцатиугольник | Семнадцатиугольник | Восемнадцатиугольник | Девятнадцатиугольник | Двадцатиугольник | ... p-угольник |
Шлефли | {15} | {16} | {17} | {18} | {19} | {20} | { p } |
Симметрия | D 15 , [15] | D 16 , [16] | D 17 , [17] | D 18 , [18] | D 19 , [19] | D 20 , [20] | D p , [p] |
Дынкин | |||||||
Рисунок |
Сферические
Правильный двуугольник {2} можно считать вырожденным правильным многоугольником. Он может существовать как невырожденный в некоторых неевклидовых пространствах, таких как поверхность сферы или тора .
Название | Одноугольник | Двуугольник |
---|---|---|
Символ Шлефли | {1} | {2} |
Симметрия | D 1 , [ ] | D 2 , [2] |
Коксетер diagram | или | |
Рисунок |
Звёзды
Существует бесконечно много правильных звёздчатых многогранников в двумерном пространстве (т.е. многоугольников), символы Шлефли которых являются рациональными числами { n / m }. Они называются звёздчатыми многоугольниками и имеют то же самое , что и у выпуклого многоугольника.
В общем случае для любого натурального числа n и для всех m, таких, что m < n /2 и m , n взаимно просты , существуют n-точечные правильные звёзды с символами Шлефли { n / m } (строго говоря, { n / m }={ n /( n − m )}) .
Название | Пентаграмма | Гептаграммы | Октаграмма | Эннеаграммы | ... n-граммы | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Шлефли | {5/2} | {7/2} | {7/3} | {8/3} | {9/2} | {9/4} | {10/3} | { p/q } |
Симметрия | D 5 , [5] | D 7 , [7] | D 8 , [8] | D 9 , [9], | D 10 , [10] | D p , [ p ] | ||
Коксетер | ||||||||
Рисунок |
{11/2} |
{11/3} |
{11/4} |
{11/5} |
{12/5} |
{13/2} |
{13/3} |
{13/4} |
{13/5} |
{13/6} |
|
{14/3} |
{14/5} |
{15/2} |
{15/4} |
{15/7} |
{16/3} |
{16/5} |
{16/7} |
|||
{17/2} |
{17/3} |
{17/4} |
{17/5} |
{17/6} |
{17/7} |
{17/8} |
{18/5} |
{18/7} |
||
{19/2} |
{19/3} |
{19/4} |
{19/5} |
{19/6} |
{19/7} |
{19/8} |
{19/9} |
{20/3} |
{20/7} |
{20/9} |
Пространственные многоугольники
В 3-мерном пространстве правильный пространственный многоугольник называется антипризматическим многоугольником и он имеет то же , что и у антипризмы , и его рёбра являются подмножеством рёбер антипризмы, соединяющие зигзагом вершины верхнего и нижнего многоугольников.
Шестиугольник | Восьмиугольник | Десятиугольник | ||
D 3d , [2 + ,6] | D 4d , [2 + ,8] | D 5d , [2 + ,10] | ||
---|---|---|---|---|
{3}#{ } | {4}#{ } | {5}#{ } | {5/2}#{ } | {5/3}#{ } |
В 4-мерном пространстве правильный пространственный многоугольник может иметь вершины на торе Клиффорда и связан с . В отличие от антипризматичных пространственных многоугольников, пространственные многоугольники двойного вращения могут иметь нечётное число сторон.
Их можно видеть в многоугольниках Петри , видимые как правильные плоские многоугольники периметров проекций Коксетера:
Пятиугольник | Восьмиугольник | Двенадцатиугольник | Тридцатиугольник |
---|---|---|---|
Пятиячейник |
Шестнадцатиячейник |
Двадцатичетырёхъячейник |
Шестисотячейник |
Трёхмерное пространство (многогранники)
В трёхмерном пространстве правильный многогранник с символом Шлефли {p,q} и диаграммой Коксетера имеет правильные грани вида {p} и правильную вершинную фигуру {q}.
Вершинная фигура (многогранника) является многоугольником, получаемым соединением вершин, отстоящих на одно ребро от заданной вершины. Для правильных трёхмерных многогранников , эта вершинная фигура является всегда правильным (и планарным) многоугольником.
Существование правильного многогранника {p,q} ограничено неравенством, относящимся к угловому дефекту вершинной фигуры:
- : Многогранник (существует в евклидовом 3-мерном пространстве)
- : Евклидова плоская мозаика
- : Замощение гиперболической плоскости
Перенумеровав перестановки , мы найдём 5 выпуклых форм, 4 звёздчатые формы и 3 плоских замощения, все с многоугольниками {p} и {q} из списка: {3}, {4}, {5}, {5/2} и {6}.
Вдобавок к мозаикам евклидова пространства существует бесконечное количество правильных гиперболических мозаик.
Выпуклые
Пять выпуклых правильных многогранников называются платоновыми телами . Вершинная фигура указана вместе с числом вершин. Все эти многогранники имеют эйлерову характеристику (χ) 2.
Название |
Шлефли
{p,q} |
Коксетер
|
Рисунок
(прозрачный) |
Рисунок
(тело) |
Рисунок
(сфера) |
Граней
{p} |
Рёбер |
Вершин
{q} |
Симметрия | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Тетраэдр
( 3-симплекс ) |
{3,3} |
4
{3} |
6 |
4
{3} |
T
d
[3,3] (*332) |
(самодвойственен) | ||||
Шестигранник
Куб ( 3-куб ) |
{4,3} |
6
{4} |
12 |
8
{3} |
O
h
[4,3] (*432) |
Октаэдр | ||||
Октаэдр
(3- ортоплекс ) |
{3,4} |
8
{3} |
12 |
6
{4} |
O
h
[4,3] (*432) |
Куб | ||||
Додекаэдр | {5,3} |
12
{5} |
30 |
20
{3} |
I
h
[5,3] (*532) |
Икосаэдр | ||||
Икосаэдр | {3,5} |
20
{3} |
30 |
12
{5} |
I
h
[5,3] (*532) |
Додекаэдр |
Сферические
В сферической геометрии существуют правильные сферические многогранники ( мозаики на cфере ), которые в нормальном случае являются вырожденными многогранниками. Это осоэдры {2,n} и двойственные им диэдры {n,2}. Коксетер называет такие случаи "несобственными" замощениями .
Несколько первых примеров (n от 2 до 6) приведены ниже.
Название |
Шлефли
{2,p} |
Коксетер
diagram |
Рисунок
(sphere) |
Граней
{2} π/p |
Рёбер |
Вершин
{p} |
Симметрия | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Двуугольный осоэдр | {2,2} |
2
{2} π/2 |
2 |
2
{2} π/2 |
D
2h
[2,2] (*222) |
Самодвойственен | ||
Треугольный осоэдр | {2,3} |
3
{2} π/3 |
3 |
2
{3} |
D
3h
[2,3] (*322) |
Треугольный диэдр | ||
Квадратный осоэдр | {2,4} |
4
{2} π/4 |
4 |
2
{4} |
D
4h
[2,4] (*422) |
Квадратный диэдр | ||
Пятиугольный осоэдр | {2,5} |
5
{2} π/5 |
5 |
2
{5} |
D
5h
[2,5] (*522) |
Пятиугольный диэдр | ||
Шестиугольный осоэдр | {2,6} |
6
{2} π/6 |
6 |
2
{6} |
D
6h
[2,6] (*622) |
Шестиугольный диэдр |
Название |
Шлефли
{p,2} |
Диаграмма
Коксетера |
Рисунок
(сфера) |
Граней
{p} |
Рёбер |
Вершин
{2} |
Симметрия | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Двуугольный диэдр | {2,2} |
2
{2} π/2 |
2 |
2
{2} π/2 |
D
2h
[2,2] (*222) |
Самодвойственен | ||
Треугольный диэдр | {3,2} |
2
{3} |
3 |
3
{2} π/3 |
D
3h
[3,2] (*322) |
Треугольный осоэдр | ||
Квадратный диэдр | {4,2} |
2
{4} |
4 |
4
{2} π/4 |
D
4h
[4,2] (*422) |
Квадратный осоэдр | ||
Пятиугольный диэдр | {5,2} |
2
{5} |
5 |
5
{2} π/5 |
D
5h
[5,2] (*522) |
Пятиугольный осоэдр | ||
Шестиугольный диэдр | {6,2} |
2
{6} |
6 |
6
{2} π/6 |
D
6h
[6,2] (*622) |
Шестиугольный осоэдр |
Звёздчатые диэдры и осоэдры также существуют, такие как {5/2,2} и {2,5/2}.
Звёзды
Правильные звёздчатые многогранники называются телами Кеплера — Пуансо и их существует четыре. Они основываются на додекаэдра {5,3} и икосаэдра {3,5}:
Как cферические мозаики эти звёздчатые формы перекрывают сферу несколько раз, что называется их плотностью . Для этих форм плотность равна 3 или 7. Рисунки мозаик показывают грани отдельных сферических многоугольников жёлтым цветом.
Название |
Рисунок
(прозрачный) |
Рисунок
(непрозрачный) |
Рисунок
(сферический) |
Диаграмма
образования
звёздчатой формы |
Шлефли
{p,q} и Коксетер |
Граней
{p} |
Рёбер |
Вершин
{q} Фигура |
χ | Симметрия | Двойственный | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Малый звёздчатый додекаэдр |
{5/2,5}
|
12
{5/2} |
30 |
12
{5} |
−6 | 3 |
I
h
[5,3] (*532) |
Большой додекаэдр | ||||
Большой додекаэдр |
{5,5/2}
|
12
{5} |
30 |
12
{5/2} |
−6 | 3 |
I
h
[5,3] (*532) |
Малый звёздчатый додекаэдр | ||||
Большой звёздчатый додекаэдр |
{5/2,3}
|
12
{5/2} |
30 |
20
{3} |
2 | 7 |
I
h
[5,3] (*532) |
Большой икосаэдр | ||||
Большой икосаэдр |
{3,5/2}
|
20
{3} |
30 |
12
{5/2} |
2 | 7 |
I
h
[5,3] (*532) |
Большой звёздчатый додекаэдр |
Косые многогранники
Правильный косой многогранник является обобщением множества правильных многогранников, в котором допускается непланарность вершинных фигур .
Для 4-мерных косых многогранников Коксетер предложил модифицированный символ Шлефли {l,m|n}, имеющих вершинную фигуру {l,m}, m l-угольников вокруг вершины с n -угольными дырами. Их вершинные фигуры являются пространственными многоугольниками , представляющими зигзаги между двумя плоскостями.
Для правильных косых многогранников, представленных символом {l,m|n}, выполняется равенство:
- 2*sin(π/l)*sin(π/m)=cos(π/n)
Четыре из них можно видеть в 4-мерном пространстве как множество граней четырёх правильных четырёхмерных многогранников , имеющих одно и то же и :
{4, 6 | 3} | {6, 4 | 3} | {4, 8 | 3} | {8, 4 | 3} |
---|
Четырёхмерное пространство
Правильные 4-мерные многогранники с символом Шлефли имеют ячейки вида , грани вида , рёберные фигуры и вершинные фигуры .
- Вершинная фигура (4-мерного многогранника) является (3-мерным) многогранником, образованным соседними к данной вершине вершинами многогранника. Для правильных четырёхмерных многогранников эта вершинная фигура является правильным (3-мерным) многогранником.
- Рёберной фигурой является многоугольник, образованный прилегающими к ребру гранями. Для правильных четырёхмерных многогранников рёберной фигурой всегда будет правильный многоугольник.
Существование правильных четырёхмерных многогранников ограничено существованием правильного многогранника . Для 4-мерных многогранников предлагается использовать название "полихор"
Каждый вид может существовать в пространстве, зависящем от следующего выражения:
-
- : Гиперсферические 3-мерные соты или 4-мерные многогранники
- : евклидовы 3-мерные соты
- : Гиперболические 3-мерные соты
Эти ограничения допустимы для 21 форм — 6 форм выпуклы, 10 не выпуклы, одна является евклидовыми 3-мерными сотами и 4 являются гиперболическими сотами.
Эйлерова характеристика четырёхмерного многогранника вычисляется по формуле и равна нулю для всех видов.
Выпуклые
6 выпуклых правильных четырёхмерных многогранников показаны в таблице ниже. Все эти многогранники имеют эйлерову характеристику (χ) 0.
Название
|
Шлефли
{p,q,r} |
Коксетер
|
{p,q} |
Граней
{p} |
Рёбер
{r} |
Вершин
{q,r} |
Двойственный
{r,q,p} |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Пятиячейник
( 4-симплекс ) |
{3,3,3} |
5
{3,3} |
10
{3} |
10
{3} |
5
{3,3} |
(самодвойственен) | |
Тессеракт
( 4-куб ) |
{4,3,3} |
8
{4,3} |
24
{4} |
32
{3} |
16
{3,3} |
Шестнадцатиячейник | |
Шестнадцатиячейник
(4- ортоплекс ) |
{3,3,4} |
16
{3,3} |
32
{3} |
24
{4} |
8
{3,4} |
Тессеракт | |
Двадцатичетырёхъячейник | {3,4,3} |
24
{3,4} |
96
{3} |
96
{3} |
24
{4,3} |
(самодвойственен) | |
Стодвадцатиячейник | {5,3,3} |
120
{5,3} |
720
{5} |
1200
{3} |
600
{3,3} |
Шестисотъячейник | |
Шестисотъячейник | {3,3,5} |
600
{3,3} |
1200
{3} |
720
{5} |
120
{3,5} |
Стодвадцатиячейник |
Пятиячейник | Тессеракт |
Шестнадцати-
ячейник |
Двадцати-
четырёхъячейник |
Стодвадцати-
ячейник |
Шестисотъячейник |
---|---|---|---|---|---|
{3,3,3} | {4,3,3} | {3,3,4} | {3,4,3} | {5,3,3} | {3,3,5} |
Каркас ( Многоугольник Петри ) в косой ортогональной проекции | |||||
Ортогональная проекция | |||||
Тетраэдральная оболочка (центрировано по ячейке/вершине) |
Кубическая оболочка (центрировано по ячейке) |
Кубическая оболочка (центрировано по ячейке) |
Кубооктаэдральная оболочка (центрировано по ячейке) |
(центрировано по ячейке) |
(центрировано по вершине) |
Диаграммы Шлегеля ( перспективная проекция ) | |||||
(центрировано по ячейке) |
(центрировано по ячейке) |
(центрировано по ячейке) |
(центрировано по ячейке) |
(центрировано по ячейке) |
(центрировано по вершине) |
Каркас стереографической проекции ( гиперсферический ) | |||||
Сферические
4-мерные диэдры и осоэдры существуют как правильные замощения 3-сферы .
Правильные 4-мерные диэдры (2 фасеты = 3-мерные грани) включают: {3,3,2}, {3,4,2}, {4,3,2}, {5,3,2}, {3,5,2}, {p,2,2} и их двойственные 4-мерные осоэдры (2 вершины): {2,3,3}, {2,4,3}, {2,3,4}, {2,3,5}, {2,5,3}, {2,2,p}. Многогранники вида {2,p,2} являются одновременно 4-мерными диэдрами и осоэдрами. Существуют также формы {p,2,q}, которые имеют диэдральные ячейки и осоэдральные вершинные фигуры.
Шлефли
{2,p,q} |
Коксетер
|
{2,p} π/q |
Граней
{2} π/p,π/q |
Рёбер | Вершин |
Вершинная фигура
{p,q} |
Симметрия | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{2,3,3} |
4
{2,3} π/3 |
6
{2} π/3,π/3 |
4 | 2 |
{3,3}
|
[2,3,3] | {3,3,2} | |
{2,4,3} |
6
{2,4} π/3 |
12
{2} π/4,π/3 |
8 | 2 |
{4,3}
|
[2,4,3] | {3,4,2} | |
{2,3,4} |
8
{2,3} π/4 |
12
{2} π/3,π/4 |
6 | 2 |
{3,4}
|
[2,4,3] | {4,3,2} | |
{2,5,3} |
12
{2,5} π/3 |
30
{2} π/5,π/3 |
20 | 2 |
{5,3}
|
[2,5,3] | {3,5,2} | |
{2,3,5} |
20
{2,3} π/5 |
30
{2} π/3,π/5 |
12 | 2 |
{3,5}
|
[2,5,3] | {5,3,2} |
Звёзды
Существует десять правильных 4-мерных звёздчатых многогранника , которые называются . Их вершины располагаются на выпуклом стодвадцатиячейнике {5,3,3} и шестисотъячейнике {3,3,5} .
Людвиг Шлефли нашёл четыре из них и отбросил остальные шесть, поскольку не позволял нарушение эйлеровой характеристики на ячейках или вершинных фигурах (F+V−E=2). Эдмунд Гесс (Edmund Hess, 1843–1903) завершил список в своей книге Einleitung in die Lehre von der Kugelteilung mit besonderer Berücksichtigung ihrer Anwendung auf die Theorie der Gleichflächigen und der gleicheckigen Polyeder ( , 1883) (Введение в учение о замощении сферы с учётом теории равногранных и равноугольных многогранников) .
Существует 4 и 7 в этих 10 правильных звёздчатых 4-мерных многогранниках, показанные как ортогональные проекции :
Название
|
Каркас | Тело |
Шлефли
{p, q, r} Коксетер |
Ячеек
{p, q} |
Граней
{p} |
Рёбер
{r} |
Вершин
{q, r} |
χ | Группа симметрии |
Двойственный
{r, q,p} |
|
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
(огранённый Шестисотячейник) |
{3,5,5/2}
|
120
{3,5} |
1200
{3} |
720
{5/2} |
120
{5,5/2} |
4 | 480 |
H
4
[5,3,3] |
Малый звёздчатый 120-ячейник | ||
{5/2,5,3}
|
120
{5/2,5} |
720
{5/2} |
1200
{3} |
120
{5,3} |
4 | −480 |
H
4
[5,3,3] |
Икосаэдральный 120-ячейник | |||
{5,5/2,5}
|
120
|
720
{5} |
720
{5} |
120
{5/2,5} |
6 | 0 |
H
4
[5,3,3] |
Самодвойственный | |||
{5,3,5/2}
|
120
{5,3} |
720
{5} |
720
{5/2} |
120
{3,5/2} |
20 | 0 |
H
4
[5,3,3] |
Большой звёздчатый 120-ячейник | |||
{5/2,3,5}
|
120
{5/2,3} |
720
{5/2} |
720
{5} |
120
{3,5} |
20 | 0 |
H
4
[5,3,3] |
Великий 120-ячейник | |||
{5/2,5,5/2}
|
120
{5/2,5} |
720
{5/2} |
720
{5/2} |
120
{5,5/2} |
66 | 0 |
H
4
[5,3,3] |
Самодвойственный | |||
{5,5/2,3}
|
120
{5,5/2} |
720
{5} |
1200
{3} |
120
{5/2,3} |
76 | −480 |
H
4
[5,3,3] |
Большой икосаэдральный 120-ячейник | |||
(большой огранёный 600-ячейник) |
{3,5/2,5}
|
120
{3,5/2} |
1200
{3} |
720
{5} |
120
{5/2,5} |
76 | 480 |
H
4
[5,3,3] |
Великий большой 120-ячейник | ||
{3,3,5/2}
|
600
{3,3} |
1200
{3} |
720
{5/2} |
120
{3,5/2} |
191 | 0 |
H
4
[5,3,3] |
Великий большой звёздчатый 120-ячейник | |||
{5/2,3,3}
|
120
{5/2,3} |
720
{5/2} |
1200
{3} |
600
{3,3} |
191 | 0 |
H
4
[5,3,3] |
Великий 600-ячейник |
Существует 4 несостоявшихся правильных звёздчатых перестановок многогранников: {3,5/2,3}, {4,3,5/2}, {5/2,3,4}, {5/2,3,5/2}. Их ячейки и вершинные фигуры существует, но они не покрывают гиперсферу конечным числом представлений.
Размерность пять и выше
В правильные многогранники можно обозначить как , где является типом 4-грани, является типом ячейки, является типом 2-грани, является фигурой грани, является рёберной фигурой, а является вершинной фигурой.
- Вершинная фигура (5-мерного многогранника) является 4-мерным многогранником, образованным вершинами, соседними с данной вершиной.
- (5-мерного многогранника) является многогранником, образованным гранями вокруг каждого ребра.
- (5-мерного многогранника) является многогранником, образованным ячейками вокруг каждой грани.
Правильный 5-мерный многогранник существует, только если и являются правильными четырёхмерными многогранниками.
В зависимости от значения
получим тип пространства
-
- : Сферическое 4-мерное замощение или 5-мерный многогранник
- : евклидово 4-мерное замощение
- : Гиперболическое 4-мерное замощение
Из этих ограничений получаем 3 выпуклых многогранника, нуль невыпуклых многогранников, 3 4-мерных замощения и 5 гиперболических 4-мерных замощений. Не существует невыпуклых правильных многогранников в пятимерном пространстве и выше.
Выпуклые
В размерностях 5 и выше существует только три вида выпуклых правильных многогранников .
Название |
Символ
Шлефли {p 1 ,...,p n −1 } |
Коксетер | k -граней |
Тип
фасеты |
Вершинная
фигура |
Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|
n -симплекс | {3 n −1 } | ... | {3 n −2 } | {3 n −2 } | Самодвойственен | |
n -куб | {4,3 n −2 } | ... | {4,3 n −3 } | {3 n −2 } | n -ортоплекс | |
n - ортоплекс | {3 n −2 ,4} | ... | {3 n −2 } | {3 n −3 ,4} | n -куб |
Существуют также несобственные случаи, в которых некоторые числа в символе Шлефли равны 2. Например, {p,q,r,...2} является несобственным правильным сферическим многогранником в случае, если {p,q,r...} является правильным сферическим многогранником, и {2,...p,q,r} является несобственным правильным сферическим многогранником, когда {...p,q,r} является правильным сферическим многогранником. Такие многогранники можно использовать как фасеты, дающие формы вида {p,q,...2...y,z}.
Пятимерные пространства
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r,s} Коксетер |
Число фасет
(четырёхмерных граней) {p,q,r} |
Ячеек
(трёхмерных граней) {p,q} |
Граней
(двумерных) {p} |
Рёбер | Вершин |
Фигура
при грани {s} |
Рёберная
фигура {r,s} |
Вершинная
фигура {q,r,s} |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Гексатерон |
{3,3,3,3}
|
6
{3,3,3} |
15
{3,3} |
20
{3} |
15 | 6 | {3} | {3,3} | {3,3,3} |
Пентеракт |
{4,3,3,3}
|
10
{4,3,3} |
40
{4,3} |
80
{4} |
80 | 32 | {3} | {3,3} | {3,3,3} |
5-ортоплекс |
{3,3,3,4}
|
32
{3,3,3} |
80
{3,3} |
80
{3} |
40 | 10 | {4} | {3,4} | {3,3,4} |
Гексатерон |
Пентеракт |
5-ортоплекс |
Шестимерное пространство
Название | Шлефли | Вершин | Рёбер | Граней (2D) | Ячеек (3D) | 4D-граней | 5D-граней | χ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,3,3,3,3} | 7 | 21 | 35 | 35 | 21 | 7 | 0 | |
Хексеракт | {4,3,3,3,3} | 64 | 192 | 240 | 160 | 60 | 12 | 0 |
{3,3,3,3,4} | 12 | 60 | 160 | 240 | 192 | 64 | 0 |
|
Хексеракт |
|
Семимерное пространство
Название | Шлефли | Вершин | Рёбер | Граней (2D) | Ячеек (3D) | 4D-граней | 5D-граней | 6D-граней | χ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,3,3,3,3,3} | 8 | 28 | 56 | 70 | 56 | 28 | 8 | 2 | |
Хептеракт | {4,3,3,3,3,3} | 128 | 448 | 672 | 560 | 280 | 84 | 14 | 2 |
{3,3,3,3,3,4} | 14 | 84 | 280 | 560 | 672 | 448 | 128 | 2 |
|
Хептеракт |
|
Восьмимерное пространство
Название | Шлефли | Вершин | Рёбер | Граней (2D) | Ячеек (3D) | 4D-граней | 5D-граней | 6D-граней | 7D-граней | χ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,3,3,3,3,3,3} | 9 | 36 | 84 | 126 | 126 | 84 | 36 | 9 | 0 | |
Октеракт | {4,3,3,3,3,3,3} | 256 | 1024 | 1792 | 1792 | 1120 | 448 | 112 | 16 | 0 |
{3,3,3,3,3,3,4} | 16 | 112 | 448 | 1120 | 1792 | 1792 | 1024 | 256 | 0 |
|
Октеракт |
|
Девятимерное пространство
Название | Шлефли | Вершин | Рёбер | Граней (2D) | Ячеек (3D) | 4D-граней | 5D-граней | 6D-граней | 7D-граней | 8D-граней | χ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3 8 } | 10 | 45 | 120 | 210 | 252 | 210 | 120 | 45 | 10 | 2 | |
Энтенеракт | {4,3 7 } | 512 | 2304 | 4608 | 5376 | 4032 | 2016 | 672 | 144 | 18 | 2 |
{3 7 ,4} | 18 | 144 | 672 | 2016 | 4032 | 5376 | 4608 | 2304 | 512 | 2 |
|
Энтенеракт |
|
Десятимерное пространство
Название | Шлефли | Вершин | Рёбер | Граней (2D) | Ячеек (3D) | 4D-граней | 5D-граней | 6D-граней | 7D-граней | 8D-граней | 9D-граней | χ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3 9 } | 11 | 55 | 165 | 330 | 462 | 462 | 330 | 165 | 55 | 11 | 0 | |
Декеракт | {4,3 8 } | 1024 | 5120 | 11520 | 15360 | 13440 | 8064 | 3360 | 960 | 180 | 20 | 0 |
{3 8 ,4} | 20 | 180 | 960 | 3360 | 8064 | 13440 | 15360 | 11520 | 5120 | 1024 | 0 |
|
Декеракт |
|
...
Невыпуклые
Не существует невыпуклых правильных многогранников в размерностях 5 и выше.
Правильные проективные многогранники
Проективный правильный ( n +1)-многогранник существует, если исходное правильное n -сферическое замощение {p,q,...} центрально симметрично . Такие многогранники называются полу-{p,q,...}, и содержат вполовину меньше элементов. Коксетер даёт им символ {p,q,...}/2, в то время как Макмуллен пишет {p,q,...} h/2 , где h — число Кокстера .
Правильные многоугольники с чётным числом сторон имеют полу- 2n -угольные проективные многоугольники, {2p}/2.
Существует 4 правильных , соответствующих 4 из 5 платоновых тел .
Полукуб и полуоктаэдр обобщаются в полу- n -кубы и полу- n - ортоплексы в любой размерности.
Правильные проективные многогранники в трёхмерном пространстве
Название |
Коксетер
McMullen |
Image | Faces | Edges | Vertices | χ |
---|---|---|---|---|---|---|
{4,3}/2
{4,3} 3 |
3 | 6 | 4 | 1 | ||
{3,4}/2
{3,4} 3 |
4 | 6 | 3 | 1 | ||
Полудодекаэдр |
{5,3}/2
{5,3} 5 |
6 | 15 | 10 | 1 | |
Полуикосаэдр |
{3,5}/2
{3,5} 5 |
10 | 15 | 6 | 1 |
Правильные проективные многогранники в четырёхмерном пространстве
В 4-мерном пространстве 5 из 6 выпуклых правильных многогранников образуют проективные 4-мерные многогранники. 3 специальных случая — это полудвадцатичетырёхъячейник, полушестисотъячейник и полустодвадцатиячейник.
полу тессеракт | {4,3,3}/2 | {4,3,3} 4 | 4 | 12 | 16 | 8 | 0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
полу шестнадцатиячейник | {3,3,4}/2 | {3,3,4} 4 | 8 | 16 | 12 | 4 | 0 |
полу двадцатичетырёхъячейник | {3,4,3}/2 | {3,4,3} 6 | 12 | 48 | 48 | 12 | 0 |
полу стодвадцатиячейник | {5,3,3}/2 | {5,3,3} 15 | 60 | 360 | 600 | 300 | 0 |
полу шестисотъячейник | {3,3,5}/2 | {3,3,5} 15 | 300 | 600 | 360 | 60 | 0 |
Правильные проективные многогранники в пятимерном пространстве
Существует только 2 выпуклых правильных проективных полумногогранника в пространствах размерности 5 и выше.
Название | Шлефли | 4D-граней | Ячеек (3D) | Граней (2D) | Рёбер | Вершин | χ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
полу пентеракт | {4,3,3,3}/2 | 5 | 20 | 40 | 40 | 16 | 1 |
полу | {3,3,3,4}/2 | 16 | 40 | 40 | 20 | 5 | 1 |
Бесконечногранники
— это многогранник , имеющий бесконечное число фасет. n -бесконечногранник — это n -мерный бесконечногранник: 2-бесконечногранник = бесконечноугольник (апейрогон), 3-бесконечногранник = бесконечногранник в трёхмерном пространстве и т.д.
Существует два главных геометрических класса бесконечногранников:
- Правильные соты в n -мерном пространстве, полностью заполняющие n -мерное пространство.
- Правильные , содержащие n -мерные многообразия в более высоких пространствах.
Одномерное пространство (бесконечноугольники)
Прямой апейрогон — это правильное замощение прямой с разделением её на бесконечно много равных отрезков. Он имеет бесконечно много вершин и рёбер. Его символ Шлефли равен {∞}, а диаграмма Коксетера — .
... ...
Апейрогоны на гиперболической плоскости , среди которых наиболее заметен правильный апейрогон {∞}, могут иметь кривизну, наподобие конечных многоугольников на евклидовой плоскости, и иметь вершины, лежащие на орициклах или гиперциклах .
Правильные апейрогоны со сходимостью на бесконечности имеют символ {∞} и существуют на орициклах, хотя в общем случае они могут существовать на гиперциклах.
{∞} | {πi/λ} |
---|---|
Бесконечноугольник на орицикле |
Бесконечноугольник на гиперцикле |
Выше показаны два гиперболических апейрогона на диске Пуанкаре . На правом рисунке показаны перпендикулярные прямые, разделяющие фундаментальные области , отстоящие на расстояние λ друг от друга.
Пространственные бесконечноугольники
Косые апейрогоны в двумерном пространстве (плоскости) образуют зигзаг. Если зигзаг симметричен и однороден, апейрогон правильный.
Косые апейрогоны можно построить в пространстве любой размерности. В трёхмерном пространстве образуют спираль и могут быть левыми или правыми.
Двумерное пространство | Трёхмерное пространство |
---|---|
Апейрогон в виде зигзага |
Спиральный апейрогон |
Двумерное пространство (бесконечногранники)
Евклидовы мозаики
Существует три правильных замощения плоскости. Все три имеют эйлерову характеристику (χ) 0.
Название |
Квадратная мозаика
(кадриль) |
Треугольная мозаика
(дельтаплитка) |
Шестиугольный паркет
(гексаплитка) |
---|---|---|---|
p4m, [4,4], (*442) | p6m, [6,3], (*632) | ||
Шлефли {p,q} | {4,4} | {3,6} | {6,3} |
Диаграмма Коксетера | |||
Рисунок |
Существует две несобственные правильные мозаики — {∞,2}, бесконечноугольный диэдр , полученный из двух апейрогонов , каждый из которых заполняет полуплоскость, и двойственная ей {2,∞} мозаика, бесконечноугольный осоэдр , который можно представить как бесконечное число параллельных прямых.
, |
, |
Евклидовы звёздчатые мозаики
Не существует правильных замощений плоскости звёздчатыми многоугольниками . Существует бесконечно много пар чисел, для которых выполняется условие плоской мозаики (1/ p + 1/ q = 1/2), например, {8/3,8}, {10/3,5}, {5/2,10}, {12/5,12}, и т.д., но ни одна из этих звёзд не подходит для замощения.
Гиперболические мозаики
Замощения гиперболического двухмерного пространства — это . Существует бесконечно много правильных мозаик в H 2 . Как констатировано выше, любая положительная пара { p , q }, такая что 1/ p + 1/ q < 1/2 даёт гиперболическую мозаику. Фактически для общего треугольника Шварца ( p , q , r ) то же самое верно для 1/ p + 1/ q + 1/ r < 1.
Существует много различных путей представления гиперболической плоскости, включая дисковую модель Пуанкаре , в которой плоскость отображается в диск, как показано ниже. Следует рассматривать все многоугольные грани замощения как равносторонние, и многоугольники становятся меньше при приближению к краю диска вследствие применения проекции, что похоже на эффект фотокамеры c объективом «Рыбий глаз» .
Существует бесконечно много плоских правильных 3-бесконечногранников как правильных мозаик гиперболической плоскости, имеющих вид {p,q}, где p+q<pq/2.
- {3,7}, {3,8}, {3,9} ... {3,∞}
- {4,5}, {4,6}, {4,7} ... {4,∞}
- {5,4}, {5,5}, {5,6} ... {5,∞}
- {6,4}, {6,5}, {6,6} ... {6,∞}
- {7,3}, {7,4}, {7,5} ... {7,∞}
- {8,3}, {8,4}, {8,5} ... {8,∞}
- {9,3}, {9,4}, {9,5} ... {9,∞}
- ...
- {∞,3}, {∞,4}, {∞,5} ... {∞,∞}
Примеры:
Сферические (Платоновы) / Евклидовы /гиперболические (диск Пуанкаре: компактные / паракомпактные / некомпактные ) замощения с их символами Шлефли | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
p \ q | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ... | ∞ | ... | iπ/λ |
3 |
( тетраэдр ) {3,3} |
( октаэдр ) {3,4} |
( икосаэдр ) {3,5} |
( дельта-плитка ) {3,6} |
|
|
|
{3,iπ/λ} |
||
4 |
( куб ) {4,3} |
( кадриль ) {4,4} |
|
|
|
|
|
{4,iπ/λ}
|
||
5 |
( додекаэдр ) {5,3} |
|
|
|
|
|
|
{5,iπ/λ}
|
||
6 |
( гексаплитка ) {6,3} |
|
|
|
|
|
|
{6,iπ/λ}
|
||
7 |
{7,3} |
|
|
|
|
|
|
{7,iπ/λ}
|
||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
{8,iπ/λ}
|
||
... | ||||||||||
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
{∞,iπ/λ}
|
||
... | ||||||||||
iπ/λ |
{iπ/λ,3} |
{iπ/λ,4}
|
{iπ/λ,5}
|
{iπ/λ,6}
|
{iπ/λ,7}
|
{iπ/λ,8}
|
{iπ/λ,∞}
|
{iπ/λ,iπ/λ}
|
Гиперболические звёздчатые мозаики
Существует два бесконечных вида гиперболических мозаик, грани или вершинные фигуры которых являются звёздчатыми многоугольниками — { m /2, m } и их двойственные { m , m /2} с m = 7, 9, 11, .... Мозаики { m /2, m } являются звёздчатыми формами мозаик { m , 3}, в то время как двойственные мозаики { m , m /2} являются огранкой мозаик {3, m } и мозаик { m , 3}.
Схемы { m /2, m } и { m , m /2} продолжаются для нечётных m < 7 как многогранники : если m = 5, мы получим малый звёздчатый додекаэдр и большой додекаэдр , а при m = 3 мы получим тетраэдр . Другие два тела Кеплера — Пуансо ( большой звёздчатый додекаэдр и большой икосаэдр ) не имеют аналогов в правильных гиперболических мозаиках. Если m чётно, в зависимости от того, как мы выберем определение { m /2}, мы можем получить либо вырожденное покрытие другой мозаики или соединение мозаик.
Название | Шлефли | Диаграмма Коксетера | Рисунок |
Тип грани
{p} |
Вершинная фигура
{q} |
Симметрия | Двойственная | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{7/2,7} |
{7/2}
|
{7}
|
3 |
*732
[7,3] |
Семиугольная гептаграммная мозаика | |||
{7,7/2} |
{7}
|
{7/2}
|
3 |
*732
[7,3] |
Гептаграммная мозаика порядка7 | |||
{9/2,9} |
{9/2}
|
{9}
|
3 |
*932
[9,3] |
Эннеаграммная девятиугольная мозаика | |||
Эннеаграммная девятиугольная мозаика | {9,9/2} |
{9}
|
{9/2}
|
3 |
*932
[9,3] |
Эннеаграммная девятиугольная мозаика порядка 9 | ||
Гендекаграммная мозаика порядка 11 | {11/2,11} |
{11/2}
|
{11}
|
3 |
*11.3.2
[11,3] |
Гендекаграммная мозаика одиннадцатиугольная мозаика | ||
Гендекаграммная мозаика одиннадцатиугольная мозаика | {11,11/2} |
{11}
|
{11/2}
|
3 |
*11.3.2
[11,3] |
Гендекаграммная мозаика порядка 11 | ||
p - граммная мозаика порядка p | { p /2, p } | { p /2} | { p } | 3 |
*
p
32
[p,3] |
p - граммная p - угольная мозаика | ||
p -граммная мозаика p -угольная мозаика | { p , p /2} | { p } | { p /2} | 3 |
*
p
32
[p,3] |
p -граммная мозаика порядка p |
Косые бесконечногранники в евклидовом 3-мерном пространстве
Существует три в евклидовом трёхмерном пространстве с правильным пространственным многоугольником в качестве вершинных фигур . Они имеют то же самое и , что и у 3 .
- 6 квадратов вокруг каждой вершины: {4,6|4}
- 4 шестиугольника вокруг каждой вершины: {6,4|4}
- 6 шестиугольников вокруг каждой вершины: {6,6|3}
Правильный косой многоугольник | ||
---|---|---|
{4,6|4} |
{6,4|4} |
{6,6|3} |
Существует тридцать правильных бесконечноугольников в евклидовом трёхмерном пространстве . Они включают как перечисленные выше, так и 8 других "чистых" бесконечноугольников. Все они связаны с кубическими сотами {4,3,4}. Остальные имеют пространственные многоугольные грани: {6,6} 4 , {4,6} 4 , {6,4} 6 , {∞,3} a , {∞,3} b , {∞,4} .*3 , {∞,4} 6,4 , {∞,6} 4,4 и {∞,6} 6,3 .
Косые бесконечногранники в гиперболическом трёхмерном пространстве
Существует 31 в гиперболическом трёхмерном пространстве :
- 14 компактных: {8,10|3}, {10,8|3}, {10,4|3}, {4,10|3}, {6,4|5}, {4,6|5}, {10,6|3}, {6,10|3}, {8,8|3}, {6,6|4}, {10,10|3},{6,6|5}, {8,6|3} и {6,8|3}.
- 17 паракомпактных: {12,10|3}, {10,12|3}, {12,4|3}, {4,12|3}, {6,4|6}, {4,6|6}, {8,4|4}, {4,8|4}, {12,6|3}, {6,12|3}, {12,12|3}, {6,6|6}, {8,6|4}, {6,8|4}, {12,8|3}, {8,12|3} и {8,8|4}.
Трёхмерное пространство (4-apeirotopes)
Замощения евклидова трёхмерного пространства
Существует только одно невырожденное правильное замощение 3-мерного пространства ( соты ), {4, 3, 4} :
Название |
Шлефли
{p,q,r} |
Коксетер
|
Тип
ячейки {p,q} |
Тип
грани {p} |
Рёберная
фигура {r} |
Вершинная
фигура {q,r} |
χ | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Кубические соты | {4,3,4} | {4,3} | {4} | {4} | {3,4} | 0 | Самодвойственны |
Несобственные замощения евклидова трёхмерного пространства
Существует шесть несобственных правильных замощений, попарно основанных на трёх правильных евклидовых замощениях. Их ячейки и вершинные фигуры являются правильными осоэдрами {2,n}, диэдрами {n,2} и евклидовыми мозаиками. Эти несобственные правильные мозаики конструкционно связаны с призматическими однородными сотами операцией усечения. Они являются высокоразмерными аналогами и .
Шлефли
{p,q,r} |
Диаграмма
Коксетера |
Тип
ячейки {p,q} |
Тип
грани {p} |
Рёберная
фигура {r} |
Вершинная
фигура {q,r} |
---|---|---|---|---|---|
{2,4} | {2} | {4} | {4,4} | ||
{2,3} | {2} | {6} | {3,6} | ||
{2,6} | {2} | {3} | {6,3} | ||
{4,4} | {4} | {2} | {4,2} | ||
{3,6} | {3} | {2} | {6,2} | ||
{6,3} | {6} | {2} | {3,2} |
Замощения гиперболического трёхмерного пространства
|
||||
|
Существует десять плоских правильных сот гиперболического 3-мерного пространства ( как замощения):
- 4 компактных: {3,5,3}, {4,3,5}, {5,3,4} и {5,3,5}
- 6 паракомпактных: {3,3,6}, {6,3,3}, {3,4,4}, {4,4,3}, {3,6,3}, {4,3,6}, {6,3,4}, {4,4,4}, {5,3,6}, {6,3,5} и {6,3,6}.
Замощения гиперболического 3-мерного пространства можно назвать гиперболическими сотами . Существует 15 гиперболических сот в H 3 , 4 компактных и 11 паракомпактных.
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r} |
Коксетер
|
Тип
ячейки {p,q} |
Тип
грани {p} |
Рёберная
фигура {r} |
Вершинная
фигура {q,r} |
χ | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,5,3} | {3,5} | {3} | {3} | {5,3} | 0 | Самодвойственны | ||
{4,3,5} | {4,3} | {4} | {5} | {3,5} | 0 | {5,3,4} | ||
Додекаэдральные соты порядка 4 | {5,3,4} | {5,3} | {5} | {4} | {3,4} | 0 | {4,3,5} | |
{5,3,5} | {5,3} | {5} | {5} | {3,5} | 0 | Самодвойственны |
Существует также 11 паракомпактных H 3 сот (с бесконечными (евклидовыми) ячейками и/или вершинными фигурами): {3,3,6}, {6,3,3}, {3,4,4}, {4,4,3}, {3,6,3}, {4,3,6}, {6,3,4}, {4,4,4}, {5,3,6}, {6,3,5} и {6,3,6}.
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r} |
Коксетер
|
Тип
ячейки {p,q} |
Тпи
грани {p} |
Рёберная
фигура {r} |
Вершинная
фигура {q,r} |
χ | Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,3,6} | {3,3} | {3} | {6} | {3,6} | 0 | {6,3,3} | ||
{6,3,3} | {6,3} | {6} | {3} | {3,3} | 0 | {3,3,6} | ||
Октаэдральные соты порядка 4 | {3,4,4} | {3,4} | {3} | {4} | {4,4} | 0 | {4,4,3} | |
{4,4,3} | {4,4} | {4} | {3} | {4,3} | 0 | {3,3,4} | ||
{3,6,3} | {3,6} | {3} | {3} | {6,3} | 0 | Самодвойственны | ||
{4,3,6} | {4,3} | {4} | {4} | {3,4} | 0 | {6,3,4} | ||
{6,3,4} | {6,3} | {6} | {4} | {3,4} | 0 | {4,3,6} | ||
{4,4,4} | {4,4} | {4} | {4} | {4,4} | 0 | {4,4,4} | ||
{5,3,6} | {5,3} | {5} | {5} | {3,5} | 0 | {6,3,5} | ||
{6,3,5} | {6,3} | {6} | {5} | {3,5} | 0 | {5,3,6} | ||
{6,3,6} | {6,3} | {6} | {6} | {3,6} | 0 | Самодвойственны |
Некомпактные решения существуют как лоренцевы группы Коксетера и могут быть визуализированы с помощью открытой области в гиперболическом пространстве (фундаментальный тетраэдрон, имеющий некоторые части недостижимыми ввиду бесконечности), и некоторые нарисованы ниже, показывая их пересечение с плоскостью. Все соты, не показанные в таблицах и не имеющие двойки в их символе Шлефли, являются некомпактными.
p \ r | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ... ∞ |
---|---|---|---|---|---|---|---|
3
|
{3,3,3} |
{3,3,4} |
{3,3,5} |
|
|
|
|
4
|
{4,3,3} |
{4,3,4} |
|
|
|
|
|
5
|
{5,3,3} |
{5,3,4} |
|
|
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
...
|
|
|
|
|
|
|
|
q = 4 | q = 5 | q = 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
Не существует гиперболических звёздчатых сот в H 3 — все формы с правильным звёздчатым многогранником в качестве ячейки, вершинной фигуры, или того и другого оказываются сферическими.
Четырёхмерное пространство (5-бесконечногранники)
Замощения евклидов 4-мерного пространства
Существует три вида бесконечных правильных ( сот ), которые могут заполнить евклидово четырёхмерное пространство:
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r,s} |
Тип
фасеты {p,q,r} |
Тип
ячейки {p,q} |
Тип
грани {p} |
Фигура
грани {s} |
Рёберная
фигура {r,s} |
Вершинная
фигура {q,r,s} |
Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{4,3,3,4} | {4,3,3} | {4,3} | {4} | {4} | {3,4} | {3,3,4} | Самодвойственены | |
{3,3,4,3} | {3,3,4} | {3,3} | {3} | {3} | {4,3} | {3,4,3} | {3,4,3,3} | |
{3,4,3,3} | {3,4,3} | {3,4} | {3} | {3} | {3,3} | {4,3,3} | {3,3,4,3} |
Спроецированный фрагмент сот {4,3,3,4} (Тессерактовые соты) |
Спроецированный фрагмент сот {3,3,4,3} (Шестнадцатиячейные соты) |
Спроецированный фрагмент сот {3,4,3,3} (24-ячейные соты) |
Существует также два несобственных случая, {4,3,4,2} и {2,4,3,4}. Существует три плоских правильных вида сот евклидова 4-мерного пространства:
- {4,3,3,4}, {3,3,4,3} и {3,4,3,3}.
Существует семь плоских правильных выпуклых сот гиперболического 4-мерного пространства:
- 5 компактных: {3,3,3,5}, {5,3,3,3}, {4,3,3,5}, {5,3,3,4}, {5,3,3,5}
- 2 паракомпактных: {3,4,3,4} и {4,3,4,3}.
Существует четыре плоских правильных звёздчатых видов сот в гиперболическом 4-мерном пространстве:
- {5/2,5,3,3}, {3,3,5,5/2}, {3,5,5/2,5} и {5,5/2,5,3}.
Замощения гиперболического 4-мерного пространства
Существует семь выпуклых правильных сот и четыре звёздчатые формы сот в пространстве H 4 . Пять выпуклых видов компактны, а два паракомпактны.
Пять компактных правильных сот в H 4 :
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r,s} |
Тип
фасеты {p,q,r} |
Тип
ячейки {p,q} |
Тип
грани {p} |
Фигура
грани {s} |
Рёберная
фигура {r,s} |
Вершинная
фигура {q,r,s} |
Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,3,3,5} | {3,3,3} | {3,3} | {3} | {5} | {3,5} | {3,3,5} | {5,3,3,3} | |
120-ячейные соты | {5,3,3,3} | {5,3,3} | {5,3} | {5} | {3} | {3,3} | {3,3,3} | {3,3,3,5} |
{4,3,3,5} | {4,3,3} | {4,3} | {4} | {5} | {3,5} | {3,3,5} | {5,3,3,4} | |
{5,3,3,4} | {5,3,3} | {5,3} | {5} | {4} | {3,4} | {3,3,4} | {4,3,3,5} | |
{5,3,3,5} | {5,3,3} | {5,3} | {5} | {5} | {3,5} | {3,3,5} | Самодвойственен |
Два правильных паракомпактных правильных вида сот в H 4 : {3,4,3,4}, {4,3,4,3}.
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r,s} |
Тип
фасеты {p,q,r} |
Тип
ячейки {p,q} |
Тип
грани {p} |
Фигура
грани {s} |
Рёберная
фигура {r,s} |
Вершинная
фигура {q,r,s} |
Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,4,3,4} | {3,4,3} | {3,4} | {3} | {4} | {3,4} | {4,3,4} | {4,3,4,3} | |
{4,3,4,3} | {4,3,4} | {4,3} | {4} | {3} | {4,3} | {3,4,3} | {3,4,3,4} |
Некомпактные решения существуют как лоренцевы группы Коксетера и могут быть визуализированы с помощью открытой области в гиперболическом пространстве (фундаментальный пятиячейник, имеющий некоторые части недостижимыми ввиду бесконечности). Все соты, не показанные в таблицах и не имеющие двойки в их символе Шлефли, являются некомпактными.
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Звёздчатые замощения гиперболического 4-мерного пространства
Существует четыре вида правильных звёздчатых сот в пространстве H 4 :
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r,s} |
Тип
фасеты {p,q,r} |
Тип ячейки
type {p,q} |
Тип
грани {p} |
Фигура
грани {s} |
Рёберная
фигура {r,s} |
Вершинная
фигура {q,r,s} |
Двойственный |
Плот-
ность |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{5/2,5,3,3} | {5/2,5} | {5} | {5} | {3,3} | {5,3,3} | {3,3,5,5/2} | 5 | ||
{3,3,5,5/2} | {3,3,5} | {3,3} | {3} | {5/2} | {5,5/2} | {3,5,5/2} | {5/2,5,3,3} | 5 | |
{3,5,5/2,5} | {3,5,5/2} | {3,5} | {3} | {5} | {5/2,5} | {5,5/2,5} | {5,5/2,5,3} | 10 | |
{5,5/2,5,3} | {5,5/2,5} | {5,5/2} | {5} | {3} | {5,3} | {5/2,5,3} | {3,5,5/2,5} | 10 |
Пятимерное пространство (бесконечноугольные 6-многогранники)
Существуют только одни плоские правильные соты в евклидовом 5-мерном пространстве: ( как замощения)
- {4,3,3,3,4}
Существует пять плоских правильных сот гиперболического 5-мерного пространства, все паракомпактные: ( как замощения)
- {3,3,3,4,3}, {3,4,3,3,3}, {3,3,4,3,3}, {3,4,3,3,4} и {4,3,3,4,3}
Замощение s евклидова 5-мерного пространства
Гиперкубические соты является единственным семейством правильных сот, которые могут замостить пространство любой размерности (пять и выше), образованные фасетами- гиперкубами , по четыре вокруг каждой (n-2)-мерной грани.
Название |
Шлефли
{ p 1 , p 2 , ..., p n −1 } |
Тип
фасеты |
Вершинная
фигура |
Двойственный |
---|---|---|---|---|
Квадратный паркет | {4,4} | {4} | {4} |
Самодвой-
ственен |
Кубические соты | {4,3,4} | {4,3} | {3,4} |
Самодвой-
ственны |
{4,3 2 ,4} | {4,3 2 } | {3 2 ,4} |
Самодвой-
ственны |
|
{4,3 3 ,4} | {4,3 3 } | {3 3 ,4} |
Самодвой-
ственны |
|
{4,3 4 ,4} | {4,3 4 } | {3 4 ,4} |
Самодвой-
ственны |
|
{4,3 5 ,4} | {4,3 5 } | {3 5 ,4} |
Самодвой-
ственны |
|
{4,3 6 ,4} | {4,3 6 } | {3 6 ,4} |
Самодвой-
ственны |
|
n- мерные гиперкубические соты | {4,3 n−2 ,4} | {4,3 n−2 } | {3 n−2 ,4} |
Самодвой-
ственны |
В E 5 существуют также несобственные случаи {4,3,3,4,2}, {2,4,3,3,4}, {3,3,4,3,2}, {2,3,3,4,3}, {3,4,3,3,2} и {2,3,4,3,3}. В E n , {4,3 n−3 ,4,2} и {2,4,3 n−3 ,4} являются всегда несобственными евклидовыми замощениями.
Замощения гиперболического 5-мерного пространства
Существует 5 правильных видов сот в H 5 , все паракомпактные. Они включают бесконечные (евклидовы) фасеты или вершинные фигуры: {3,4,3,3,3}, {3,3,4,3,3}, {3,3,3,4,3}, {3,4,3,3,4} и {4,3,3,4,3}.
Существует два некомпактных правильных замощения гиперболического пространстваразмерности 5 и выше и нет паракомпактных правильных замощений в гиперболическом пространстве размерности 6 и выше.
Название |
Символ
Шлефли {p,q,r,s,t} |
Тип
фасеты {p,q,r,s} |
4-face
type {p,q,r} |
Cell
type {p,q} |
Face
type {p} |
Cell
figure {t} |
Face
figure {s,t} |
Edge
figure {r,s,t} |
Вершинная
фигура {q,r,s,t} |
Двойственный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
{3,3,3,4,3} | {3,3,3,4} | {3,3,3} | {3,3} | {3} | {3} | {4,3} | {3,4,3} | {3,4,3,3,3} | ||
{3,4,3,3,3} | {3,4,3} | {3,4} | {3} | {3} | {3,3} | {3,3,3} | {4,3,3,3} | {3,3,3,4,3} | ||
{3,3,4,3,3} | {3,3,4} | {3,3} | {3} | {3} | {3,3} | {4,3,3} |
Самодвой-
ственны |
|||
{3,4,3,3,4} | {3,4,3} | {3,4} | {3} | {4} | {3,4} | {3,3,4} | {4,3,3,4,3} | |||
{4,3,3,4,3} | {4,3,3} | {4,3} | {4} | {3} | {4,3} | {3,4,3} | {3,4,3,3,4} |
Поскольку не существует правильных звёздчатых n -многогранников для n ≥ 5, которые могли бы быть потенциальными ячейками или вершинными фигурами, не существует больше гиперболических звёздчатых сот в H n для n ≥ 5.
Размерность 6 и выше (7-мерные бесконечногранники+)
Замощения гиперболического 6-мерного и выше пространства
Не существует правильных компактных или паракомпактных замощений гиперболического пространства размерности 6 или выше. Все целые неперчисленные значения дают некомпактное замощение гиперболического n -мерного пространства.
Соединения многогранников
Двухмерные соединения
Для любого натурального числа n существует n-вершинный звёздчатый правильный многоугольник с символом Шлефли {n/m} для любого m < n/2 (строго говоря, {n/m}={n/(n−m)}), где m и n взаимно просты . Если m и n не взаимно просты, полученный многоугольник будет иметь n / m сторон. Новая фигура получается вращением этих n / m -угольников на одну вершину (влево), пока число вращений не достигнет числа n / m минус единица, и комбинацией этих повёрнутых фигур. В экстремальном случае, когда n / m равно 2, получим фигуру из n /2 отрезков. Такая фигура называется вырожденным звёздчатым многоугольником .
В других случаях, когда n и m имеют общий делитель, получим звёздчатый многоугольник с меньшим n и с ним можно скомбинировать версии, полученные вращением. Эти фигуры называются звёздчатыми фигурами , несобственными звёздчатыми многоугольниками или соединениями многоугольников . Для них часто используется то же обозначение { n / m }, хотя некоторые авторы, такие как Грюнбаум (1994), предпочитают (с некоторыми уточнениями) форму k { n } как более правильную, где, обычно, k = m .
Следующее усложнение возникает, когда мы соединяем два или более звёздчатых многоугольника, как, например, две пентаграммы, отличающиеся поворотом на 36° и вписанные в десятиугольник. Правильнее в этом случае писать в виде k { n / m }, в нашем случае 2{5/2}, а не использовать обычно используемое {10/4}.
Расширенная нотация Коксетера для соединения многоугольников имеет вид c { m , n ,...}[ d { p , q ,...}] e { s , t ,...}, в которой отражается, что d различных { p , q ,...} вместе покрывают вершины { m , n ,...} c раз и грани { s , t ,...} e раз. Если не существует правильного { m , n ,...}, первая часть записи удаляется, оставляя [ d { p , q ,...}] e { s , t ,...}. Противоположный случай — если не существует правильного { s , t ,...}. Двойственным к of c { m , n ,...}[ d { p , q ,...}] e { s , t ,...} является e { t , s ,...}[ d { q , p ,...}] c { n , m ,...}. Если c или e равно 1, их можно опускать. Для соединения многоугольников эта нотация сводится к { nk }[ k { n / m }]{ nk }. Например, гексаграмму можно записать как {6}[2{3}]{6}.
2{2} |
3{2} |
4{2} |
5{2} |
6{2} |
7{2} |
8{2} |
9{2} |
10{2} |
11{2} |
12{2} |
13{2} |
14{2} |
15{2} |
|
2{3} |
3{3} |
|
|
|
7{3} |
8{3} |
9{3} |
10{3} |
2{4} |
|
|
|
6{4} |
7{4} |
|
|
|
5{5} |
6{5} |
2{5/2} |
3{5/2} |
4{5/2} |
5{5/2} |
6{5/2} |
|
|
4{6} |
5{6} |
|
|
3{7} |
4{7} |
2{7/2} |
3{7/2} |
4{7/2} |
2{7/3} |
3{7/3} |
4{7/3} |
|
3{8} |
2{8/3} |
3{8/3} |
||
|
3{9} |
2{9/2} |
3{9/2} |
2{9/4} |
3{9/4} |
|
3{10} |
2{10/3} |
3{10/3} |
|||||
2{11} |
2{11/2} |
2{11/3} |
2{11/4} |
2{11/5} |
|
2{12/5} |
2{13} |
2{13/2} |
2{13/3} |
2{13/4} |
2{13/5} |
2{13/6} |
||
2{14} |
2{14/3} |
2{14/5} |
2{15} |
2{15/2} |
2{15/4} |
2{15/7} |
Правильные пространственные многоугольники также создают соединения, которые можно наблюдать в рёбрах , например:
Трёхмерные соединения
Правильные соединения многогранников можно определить как соединения, которые, подобно правильным многогранников, вершинно транзитивны , и . По этому определению имеется 5 правильных соединений.
Симметрия | [4,3], O h | [5,3] + , I | [5,3], I h | ||
---|---|---|---|---|---|
Двойственность | Самодвойственный | Двойственные пары | |||
Рисунок | |||||
Сферические | |||||
Многогранники | Звёздчатый октаэдр | 5 {3,3} | 5 {3,4} | ||
Коксетер | {4,3} [2 {3,3} ] {3,4} | {5,3} [5 {3,3} ] {3,5} | 2 {5,3} [10 {3,3} ]2 {3,5} | 2 {5,3} [5 {4,3} ] | [5 {3,4} ]2 {3,5} |
Соединения на евклидовой и гиперболической плоскостях
Существует восемнадцать двупараметрических семейств правильных соединений мозаик евклидовой плоскости. На гиперболической плоскости известны пять однопараметрических семейств и семнадцать изолированных случаев, но полнота этого списка ещё не доказана.
Семейства соединений евклидовой и гиперболической плоскостей 2 { p , p } (4 ≤ p ≤ ∞, p целое) аналогичны сферическим звёздчатым октаэдрам , 2 {3,3}.
Самодвойственные | Самодвойственные | Самодвойственные | |
---|---|---|---|
2 {4,4} | 2 {6,3} | 2 {3,6} | 2 |
{{4,4}} или a{4,4} или {4,4}[2{4,4}]{4,4}
+ или |
[2{6,3}]{3,6} |
a{6,3} или {6,3}[2{3,6}]
+ или |
{{∞,∞}} или a{∞,∞} или {4,∞}[2{∞,∞}]{∞,4}
+ или |
3 {6,3} | 3 {3,6} | 3 | |
2{3,6}[3{6,3}]{6,3} |
{3,6}[3{3,6}]2{6,3}
+ + |
+ + |
Соединения в четырёхмерном пространстве
75 {4,3,3} | 75 {3,3,4} |
---|
В 4-мерном пространстве существует тридцать два правильных соединения правильных многогранников, которые Коксетер перечислил в своей книге :
Соединение | Симметрия | Расположение вершин | Расположение ячеек |
---|---|---|---|
120 {3,3,3} | [5,3,3], порядок 14400 | {5,3,3} | {3,3,5} |
5 {3,4,3} | [5,3,3], порядок 14400 | {3,3,5} | {5,3,3} |
Соединение 1 | Соединение 2 | Симметрия | Расположение вершин (1) | Расположение ячеек (1) | Расположение вершин (2) | Расположение ячеек (2) |
---|---|---|---|---|---|---|
3 {3,3,4} | 3 {4,3,3} | [3,4,3], порядок 1152 | {3,4,3} | 2{3,4,3} | 2{3,4,3} | {3,4,3} |
15 {3,3,4} | 15 {4,3,3} | [5,3,3], порядок 14400 | {3,3,5} | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} | {5,3,3} |
75 {3,3,4} | 75 {4,3,3} | [5,3,3], порядок 14400 | 5{3,3,5} | 10{5,3,3} | 10{3,3,5} | 5{5,3,3} |
75 {3,3,4} | 75 {4,3,3} | [5,3,3], порядок 14400 | {5,3,3} | 2{3,3,5} | 2{5,3,3} | {3,3,5} |
300 {3,3,4} | 300 {4,3,3} | [5,3,3] + , порядок 7200 | 4{5,3,3} | 8{3,3,5} | 8{5,3,3} | 4{3,3,5} |
600 {3,3,4} | 600 {4,3,3} | [5,3,3], порядок 14400 | 8{5,3,3} | 16{3,3,5} | 16{5,3,3} | 8{3,3,5} |
25 {3,4,3} | 25 {3,4,3} | [5,3,3], порядок 14400 | {5,3,3} | 5{5,3,3} | 5{3,3,5} | {3,3,5} |
Существует два различных соединения 75 тессерактов: одно использует те же вершины, что и стодвадцатиячейник, а другое использует те же вершины, что и шестисотъячейник. Отсюда следует, что соответствующие двойственные соединения 75 шестнадцатиячейников также различны.
Соединение | Симметрия | Расположение вершин | Расположение ячеек |
---|---|---|---|
5 | [5,3,3] + , порядок 7200 | {5,3,3} | {3,3,5} |
10 | [5,3,3], порядок 14400 | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} |
5 | [5,3,3] + , порядок 7200 | {5,3,3} | {3,3,5} |
10 | [5,3,3], порядок 14400 | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} |
Соединение1 | Соединение2 | Симметрия | Расположение вершин (1) | Расположение ячеек (1) | Расположение вершин (2) | Расположение ячеек (2) |
---|---|---|---|---|---|---|
5 | 5 | [5,3,3] + , порядок 7200 | {5,3,3} | {3,3,5} | {5,3,3} | {3,3,5} |
10 | 10 | [5,3,3], порядок 14400 | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} |
5 | 5 | [5,3,3] + , порядок 7200 | {5,3,3} | {3,3,5} | {5,3,3} | {3,3,5} |
10 | 10 | [5,3,3], порядок 14400 | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} |
5 | 5 | [5,3,3] + , порядок 7200 | {5,3,3} | {3,3,5} | {5,3,3} | {3,3,5} |
10 | 10 | [5,3,3], порядок 14400 | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} | 2{5,3,3} | 2{3,3,5} |
Существует также четырнадцать частично правильных соединений, которые либо вершинно-транзитивны, либо ячеечно-транзитивны, но не одновременно. Семь вершинно-транзитивных частично правильных соединений являются двойственными семи ячейно-транзитивным частично правильным соединениям.
Соединение 1
вершинно транзитивны |
Соединение 2
|
Симметрия |
---|---|---|
2 шестнадцатиячейника | 2 тессеракта | [4,3,3], порядок 384 |
100 двадцатичетырёхъячейников | 100 двадцатичетырёхъячейников | [5,3,3] + , порядок 7200 |
200 двадцатичетырёхъячейников | 200 двадцатичетырёхъячейников | [5,3,3], порядок 14400 |
5 шестисотъячейников | 5 стодвадцатиячейников | [5,3,3] + , порядок 7200 |
10 шестисотъячейников | 10 стодвадцатиячейников | [5,3,3], порядок 14400 |
Соединение1
вершинно транзитивны |
Соединение2
|
Симметрия |
---|---|---|
5 | 5 | [5,3,3] + , порядок 7200 |
10 | 10 | [5,3,3], порядок 14400 |
Соединения в евклидовом 3-мерном пространстве
Единственными правильными евклидовыми соединениями сот является бесконечное семейство соединений кубических сот , имеющих общие вершины и грани с другими кубическими сотами. Это соединение может иметь любое число кубических сот. Запись Коксетера — {4,3,4}[ d {4,3,4}]{4,3,4}.
Соединения в пятимерном и выше пространствах
Нет правильных соединений в пятимерном и шестимерном пространствах. Известны три семимерных соединения (16, 240 и 480 ) и шесть восьмимерных (16, 240 и 480 октерактов или ). Существует также одно соединение n -мерных симплексов в n -мерном пространстве, при условии, что n на единицу меньше степени двойки, а также два соединения (соединение n -мерных кубов и двойственное ему соединение n -мерных ортоплексов) в n -мерном пространстве, если n является степенью двойки.
Запись Коксетера для этих соединений (где α n = {3 n −1 }, β n = {3 n −2 ,4}, γ n = {4,3 n −2 }:
- 7-симплексы: c γ 7 [16 c α 7 ] c β 7 , where c = 1, 15 или 30
- 8-ортоплексы: c γ 8 [16 c β 8 ]
- 8-кубы: [16 c γ 8 ] c β 8
Общий случай (когда n = 2 k and d = 2 2 k − k − 1 , k = 2, 3, 4, ...):
- Симплексы: γ n −1 [ d α n −1 ]β n −1
- Ортоплексы: γ n [ d β n ]
- Гиперкубы: [ d γ n ]β n
Соединение евклидовых сот
Известно бесконечное семейство правильных евклидовых соединений сот в размерностях пять и выше — соединение гиперкубических сот , разделяющих вершины и грани с другими гиперболическими сотами. Это соединение может иметь произвольное число гиперболических сот. Запись Коксетера для этих соединений — δ n [ d δ n ]δ n where δ n = {∞} при n = 2 и {4,3 n −3 ,4} при n ≥ 3.
Абстрактные многогранники
Понятие абстрактного многогранника возникло при попытке изучать многогранники без привязки их к геометрическому пространству, в котором они находятся. Они включают замощения сферического, евклидова и гиперболического пространств, замощения других многообразий и много других объектов, не имеющих хорошо определённой топологии, но, зато, характеризующихся их "локальной" топологией. Абстрактных многогранников существует бесконечно много в любой размерности. См. для примеров. Некоторые заметные примеры абстрактных правильных многогранников, которые трудно найти где-либо, это одиннадцатиячейник , {3,5,3} и , {5,3,5}, имеющие правильные проективные многогранники в качестве ячеек и вершинных фигур.
Элементами абстрактного многогранника являются его тело (максимальный элемент), грани, рёбра, вершины и нулевой многогранник (пустое множество). Эти абстрактные элементы могут быть отображены в обычное пространство или приняты как геометрические фигуры. Некоторые абстрактные многогранники имеют правильно построенную или правдоподобную реализацию, другие таковой не имеют. Флаг — это множество связанных элементов каждой размерности. Для четырёхмерного многогранника — это тело, грань, ребро этой грани, вершина ребра и нулевой многогранник. Говорят, что абстрактный многогранник является правильным , если его комбинаторные симметрии транзитивны на его флагах, то есть любой его флаг может быть переведён симметрией многогранника в любой другой. Абстрактные правильные многогранники являются активной областью исследований.
Пять таких правильных абстрактных многогранников, которые нельзя реализовать правдоподобно, были приведены Коксетером в его книге (1977), а затем в статье Уиллса (J. M. Wills) "The combinatorially regular polyhedra of index 2" (1987) . Они топологически эквивалентны тороиду . Их построение путём расположения n граней около каждой вершины можно продолжать бесконечно, давая замощение гиперболической плоскости.
-
Многогранник
Средний Ромботриаконтаэдр
Додекододекаэдр
Вершинная фигура {5}, {5/2}
(5.5/2) 2
{5}, {5/2}
(5.5/3) 3
Грани 30 ромбов
12 пятиугольников
12 пентаграмм
20 шестиугольников
12 пятиугольников
12 пентаграмм
20 гексаграмм
Мозаика
χ −6 −6 −16 −16 −20
Они появляются как двойственные пары:
- и додекододекаэдр двойственны друг другу.
- и двойственны друг другу.
- самодвойственен.
См. также
- Многоугольник
-
Многогранник
- Правильный многогранник (5 правильных платоновых тел и 4 тела Кеплера — Пуансо )
-
Четырёхмерный многогранник
- Правильный четырёхмерный многогранник (16 regular 4-polytopes, 4 convex and 10 star (Schläfli–Hess))
-
Паркет (геометрия)
-
Правильные многомерные многогранники
Примечания
- , с. 129.
- , с. 30.
- , с. 86.
- , с. 120.
- , с. 124.
- В английской литературе — skew polygon, буквально — косой многоугольник . В русской литературе прижился термин пространственный многоугольник , а термин косой многоугольник соответствует термину skew polyhedron ( косой многогранник ). В данной статье используется термин косой многогранник для размерностей 4 и выше.
- , с. 66-67.
- . Дата обращения: 10 января 2016. 29 ноября 2014 года.
- В английском языке для многогранников используются следующие названия: polyhedra — трёхмерный многогранник, polychoron — четырёхмерный многогранник, polytope — многогранник размерности 5 и выше. В русском языке, как правило, для всех этих видов используется термин многогранник , иногда политоп .
- , Таблица I: Regular polytopes, (iii) Три правильных многогранника для размерностей n (n>=5), стр. 294–295.
- Abstract regular polytopes, p. 162-165 от 15 сентября 2019 на Wayback Machine
- Grünbaum, B.; "Regular Polyhedra—Old and New", Aeqationes mathematicae , Vol. 16 (1977), pp 1–20.
- , с. 33–62.
- Coxeter, Regular and Semi-Regular Polytopes II 2.34
- The Symmetry of Things, 2008, Chapter 23 Objects with Primary Symmmetry , Infinite Platonic Polyhedra , pp. 333–335
- , с. 224.
- , с. Section 7E.
- Garner, C. W. L. Regular Skew Polyhedra in Hyperbolic Three-Space. Canad. J. Math. 19, 1179–1186, 1967. от 2 апреля 2015 на Wayback Machine Замечание: В статье говорится, что существует 32, но один самодвойственен, так что остаётся 31.
- ↑ , с. 296, Table II: Regular honeycombs.
- ↑ , с. Глава 10.
- , с. 213, Table IV.
- , с. 305 Table VII.
- Richard Klitzing, Uniform compound, от 4 марта 2016 на Wayback Machine
- Richard Klitzing, Uniform compound, от 4 марта 2016 на Wayback Machine
- от 4 марта 2016 на Wayback Machine , David A. Richter
Литература
- H. S. M. Coxeter . Proceedings of the International Congress of Mathematicians, 1954, Amsterdam, vol. III. — Amsterdam: North-Holland Publishing Co., 1956. — P. 155–169. . Перепечатано в H. S. M. Coxeter . Chapter 10, pp. 199–214 // . — Mineola, NY: Dover Publications, Inc., 1999. — ISBN 0-486-40919-8 . . См., в частности, таблицы II,III,IV,V, стр. 212–213 книги The Beauty of Geometry .
- H. S. M. Coxeter . Regular Polytopes. — 3rd. — Dover Publications, Inc., 1973. . См., в частности, таблицы I и II: Regular polytopes and honeycombs, стр. 294–296.
- Norman W. Johnson. International Conference on Mathematics of Distances and Applications. — July 2–5, 2012, Varna, Bulgaria, 2012. — С. 85–95.
- H. S. M. Coxeter. Regular Skew Polyhedra in Three and Four Dimensions // Proc. London Math. Soc.. — 1937. — Вып. 43 . — С. 33–62 .
- Peter McMullen, Egon Schulte. Abstract Regular Polytopes. — Cambridge University Press, 2002. — Т. 92. — (Encyclopedia of Mathematics and its Applications). — ISBN 0-521-81496-0 . — doi : .
- D. M. Y. Sommerville. An Introduction to the Geometry of n Dimensions. — New York: Dover Publications, Inc., 1958. . Переиздание 1930, издательства E. P. Dutton. См. главу X: The Regular Polytopes.
- Roice Nelson, Henry Segerman, (2015)
Ссылки
- I. Hubard, Polytopes, Maps and their Symmetries
- 2021-10-20
- 2