하이퍼큐브
Hypercube![]() | ![]() |
큐브(3-큐브) | 테서랙트(4입방체) |
---|
기하학에서, 하이퍼큐브는 정사각형(n = 2)과 입방체(n = 3)의 n차원 유사체이다.이것은 닫히고 콤팩트하며 볼록한 도형으로, 1-스켈튼은 공간의 각 치수로 정렬된 서로 수직이고 같은 길이의 반대 평행선 세그먼트의 그룹으로 구성됩니다.유닛 하이퍼큐브의 최대 대각선(n차원)은 n과 .
n차원 하이퍼큐브는 일반적으로 n-입방체 또는 n-입방체라고 불립니다.측정 폴리토프(measure polytope, 원래 Elte, 1912년)[1]라는 용어 또한 사용되며, 특히 하이퍼큐브에 [2]δn 폴리토프를 라벨링하는 H. S. M. 콕서터의 연구에도 사용된다.
하이퍼큐브는 초직각(n-정교각이라고도 함)의 특수한 경우입니다.
단위 하이퍼큐브는 변의 길이가 1단위인 하이퍼큐브입니다.종종 각 좌표가 0 또는 1인 R의n 두 점이n 모서리(또는 꼭지점)인 하이퍼큐브를 단위 하이퍼큐브라고 합니다.
건설
하이퍼큐브는 도형의 치수 수를 늘려 정의할 수 있습니다.
- 0 – 점은 차원 0의 하이퍼큐브입니다.
- 1 – 이 점을 1 단위 길이로 이동하면 1차원의 단위 하이퍼 큐브인 라인 세그먼트가 스위프됩니다.
- 2 – 이 선분의 길이를 수직 방향으로 이동하면 2차원 정사각형을 쓸어냅니다.
- 3 – 정사각형을 평면에 수직인 방향으로 1단위 길이로 이동하면 3차원 입방체가 생성됩니다.
- 4 – 큐브를 4차원으로 한 단위 길이로 이동하면 4차원 단위 하이퍼 큐브(단위 테서랙트)가 생성됩니다.
이것은 임의의 수의 차원으로 일반화할 수 있습니다.볼륨을 쓸어내는 이 과정은 수학적으로 민코프스키 합으로 공식화할 수 있습니다. d차원 하이퍼큐브는 d개의 서로 수직인 단위 길이 선분의 민코프스키 합이며, 따라서 조노토프의 한 예입니다.
정점 좌표

n n의 단위 하이퍼큐브는 n n의 데카르트 좌표가 각각0({ 0 1({1)인 점의 볼록 선체입니다. 이 하이퍼큐브는 n의 데카르트곱이기도 합니다. n개의 단위 간격[ 복사본. 주변 공간의 원점을 중심으로 한 다른 단위 하이퍼큐브는 변환에 의해 이 단위에서 얻을 수 있습니다.그것은 데카르트 좌표의 벡터가 다음과 같은 점들의 볼록 선체이다.
여기서 기호은 각 좌표가 1을 의미합니다.이 유닛의 하이퍼큐브는 데카르트곱[- /[-12displaystyle edge이기도 .1과 n n 볼륨 1 1입니다.
±θ ±{ 1 1)} 또는 데카르트 곱 [-1,1 [- 1n}} {1, ] {] {1}} {{n {{displaystyle}}} {n}}}의 볼록한 점의 볼록한 선으로 얻을 수 있다.rdinates.가장자리 길이는 2 스타일 2)이고 n차원 볼륨은 2입니다.
얼굴
모든 하이퍼큐브는 그 경계에 포함된 낮은 차원의 하이퍼큐브를 그 면으로 받아들인다.의 하이퍼 큐브에는 또는 의 면(이 됩니다.a (1) 라인 세그먼트에는 엔드 포인트가 , ({\2 - 차원) 정사각형에는의 변 또는 e가 dges; 6개의 정사각형 을, 큐브는 3차원 큐브를 면으로 n({n})의 하이퍼큐브의 정점 는 2n를 들어, 3)-차원 큐브에는 의 3({^{3}=8개의 정점이 ).
의\ n -큐브의 경계에 포함되는의 \m의 치수 하이퍼큐브(여기서는의 \ m -큐브)의 수는 다음과 같습니다.
예를 들어 의 { 4 - ( 4 {4 )의 경계에는의 {3} - 큐브( 의 { 24의 정사각형( - 큐브(2개),32개의 1개) 및 1개)가 됩니다. 16개의 꼭지점 { 0 - displaystyle이 동일성은 간단한 조합 인수로 증명할 수 있습니다.하이퍼큐브의 2개의 정점에 대해 해당 정점에 입사하는의모서리 을 선택하는 방법이 각 컬렉션은 고려된 정점에 입사하는 m차원 면 중 하나를 정의합니다.하이퍼큐브의 모든 정점에 대해 이렇게 하면, 하이퍼큐브의 m m 면 각각은 정점이 그만큼 많기 에(\m}) 되며, 2을 이 수로 합니다.
하이퍼큐브의 패싯 수를 하여(- 1 )(n-1 ()) ( ( ( style )) ( style (n-1 (display ( (n-1)) (discube)의 () (discube)의 - discube) (n (n () ()의 2n)을 계산할 수 있습니다. s는 하이퍼큐브의 가장자리 길이입니다.
이러한 숫자는 선형 반복 관계에 의해서도 생성될 수 있습니다.
- Em, nx2Em, n− 1+E0,0=1{\displaystyle E_{0,0}=1}, Em, nx0{\displaystyle E_{m,n}=0}과 Em− 1, n− 1{\displaystyle E_{m,n}=2E_{m,n-1}+E_{m-1,n-1}\!}, n<>m{\displaystyle n<입니다 나이}, n<0{\displaystyle n<0}, 또는 m<0{\displaystyle m&l.t;0}.
예를 들어, 정사각형을 4개의 정점으로 확장하면 정점당 하나의 선분(가장자리)이 추가됩니다.정육면체를 형성하기 위해 반대쪽 정사각형을 추가하면 1, 3}=개의 라인 세그먼트가 됩니다.
m | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
n | n입방체 | 이름 | 슐레플리 콕서터 | 꼭지점 제로 페이스 | 엣지 단면 | 얼굴 양면 인쇄 | 감방 삼면체 | 4면체 | 5면체 | 육면체 | 칠면체 | 8면체 | 9면체 | 10면체 |
0 | 0 큐브 | 포인트 모논 | ( )![]() | 1 | ||||||||||
1 | 1큐브 | 선분 디온[4] | {}![]() | 2 | 1 | |||||||||
2 | 2큐브 | 광장 사각형 | {4}![]() ![]() ![]() | 4 | 4 | 1 | ||||||||
3 | 3큐브 | 큐브 육면체 | {4,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 8 | 12 | 6 | 1 | |||||||
4 | 4큐브 | 테서랙트 옥타코론 | {4,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 16 | 32 | 24 | 8 | 1 | ||||||
5 | 5큐브 | 펜터액트 12월 5일 토프 | {4,3,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 32 | 80 | 80 | 40 | 10 | 1 | |||||
6 | 6큐브 | 육진법 도데카-6-토페 | {4,3,3,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 64 | 192 | 240 | 160 | 60 | 12 | 1 | ||||
7 | 7큐브 | 헵터랙트 테트라데카-7-토프 | {4,3,3,3,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 128 | 448 | 672 | 560 | 280 | 84 | 14 | 1 | |||
8 | 8큐브 | 옥터랙트 헥사데카-8-토페 | {4,3,3,3,3,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 256 | 1024 | 1792 | 1792 | 1120 | 448 | 112 | 16 | 1 | ||
9 | 9큐브 | 엔너락트 옥타데카-9-토페 | {4,3,3,3,3,3,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 512 | 2304 | 4608 | 5376 | 4032 | 2016 | 672 | 144 | 18 | 1 | |
10 | 10 큐브 | 디커락트 이코사-10-토페 | {4,3,3,3,3,3,3,3,3}![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | 1024 | 5120 | 11520 | 15360 | 13440 | 8064 | 3360 | 960 | 180 | 20 | 1 |
그래프
여기서 선분부터 16-입방체까지의 스큐 직교 투영에 의해 n-입방체를 정규 2n-고날 폴리곤 내에 투영할 수 있다.
![]() 선분 | ![]() 광장 | ![]() 큐브 | ![]() 테서랙트 |
![]() 5큐브 | ![]() 6큐브 | ![]() 7큐브 | ![]() 8큐브 |
![]() 9큐브 | ![]() 10 큐브 | ![]() 11입방체 | ![]() 12 큐브 |
![]() 13 큐브 | ![]() 14입방체 | ![]() 15큐브 | ![]() 16큐브 |
폴리토프의 관련 패밀리
하이퍼큐브는 임의의 수의 차원으로 표현되는 몇 안 되는 일반 폴리토프 계열 중 하나입니다.
하이퍼큐브(오프셋) 패밀리는 Coxeter에 의해 θ로n 라벨이 지정된 세 개의 정규 폴리토프 패밀리 중 하나입니다.다른 두 가지는 하이퍼큐브 이중족, 교차 폴리토피(β)로n, 표시된 것과 α로 표시된 단순체는 α로 표시됩니다n.네 번째 가족, 하이퍼큐브의 무한 테셀레이션, 그는 δ라고n 이름 붙였다.
반규칙적이고 균일한 폴리토프의 또 다른 관련 패밀리는 데미하이퍼큐브이며, 이는 대체 정점이 삭제되고 간격에 심플렉스 패싯이 추가된 하이퍼큐브(hγn)로 구성되어 있다.
n-포화합물은 이중(교차 폴리토프)과 결합하여 복합 폴리토프를 형성할 수 있습니다.
- 2차원에서 팔괘별 그림 {8/2}을 구한다.
- 3차원에서 우리는 입방체와 8면체의 화합물을 얻는다.
- 4차원으로 우리는 정삼각과 16세포의 화합물을 얻는다.
(n-1)-심플과의 관계
n-하이퍼큐브의 모서리 그래프는 (n-1)-심플렉스의 면 격자의 Hasse 다이어그램과 동일하다.이는 서로 반대되는 두 정점이 각각 (n-1)-심플렉스 자체와 늘 폴리토프에 대응하도록 n-하이퍼큐브의 방향을 지정함으로써 알 수 있다.꼭대기 정점에 연결된 각 정점은 (n-1)-심플렉스의 면(n-2면) 중 하나에 고유하게 매핑되고, 이들 정점에 연결된 각 정점은 심플렉스의 n-3면 중 하나에 매핑되며, 아래쪽 정점에 연결된 정점은 심플렉스의 정점에 매핑됩니다.
일반 폴리토프에 적용되는 면 격자 열거 알고리즘이 계산적으로 더 비싸기 때문에 이 관계는 (n-1)-단순의 면 격자를 효율적으로 생성하기 위해 사용될 수 있다.
규칙적인 복소 폴리토페는 일반화 하이퍼큐브라고 불리는 복잡한 힐버트 공간에서 정의할 수 있습니다. θp
n = {24}{23}...{3},2 또는...실제 솔루션은 p = 2와n 함께2
n 존재합니다. 즉, = = = {24}{23}...{3} 2= {4,3,..,3}.p > 2의 경우 \에 존재합니다.패싯은 일반화(n-1)-입방체이며, 정점 도형은 정칙 심플렉스이다.
이러한 직교 투영에서 나타나는 일반 폴리곤 둘레를 페트리 폴리곤이라고 합니다.일반화 정사각형(n = 2)은 가장자리가 빨간색과 파란색 번갈아 나타나는 색상 p-color로 표시되고, 높은 n-color는 검은색 윤곽 p-color로 그려진다.
p-generalized n-cube의 m-face 요소의 수는 p - ( n p m 입니다.이것은n p개의 정점과 pn 패싯입니다.[5]
p=2 | p=3 | p=4 | p=5 | p=6 | p=7 | p=8 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() γ2 2 = {4} = 꼭지점 4개 | ![]() γ3 2 = 꼭지점 9개 | ![]() γ4 2 = 꼭지점 16개 | ![]() γ5 2 = 꼭지점 25개 | ![]() γ6 2 = 꼭지점 36개 | ![]() γ7 2 = 49개의 꼭지점 | ![]() γ8 2 = 꼭지점 64개 | ||
![]() γ2 3 = {4,3} = 꼭지점 8개 | ![]() γ3 3 = 꼭지점 27개 | ![]() γ4 3 = 꼭지점 64개 | ![]() γ5 3 = 125개의 꼭지점 | ![]() γ6 3 = 216개의 꼭지점 | ![]() γ7 3 = 꼭지점 343개 | ![]() γ8 3 = 꼭지점 512개의 꼭지점 | ||
![]() γ2 4 = {4,3,3} = ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 꼭지점 16개 | ![]() γ3 4 = 81개의 꼭지점 | ![]() γ4 4 = 256개의 꼭지점 | ![]() γ5 4 = 625개의 꼭지점 | ![]() γ6 4 = 1296개의 꼭지점 | ![]() γ7 4 = 2401 정점 | ![]() γ8 4 = 4096개의 꼭지점 | ||
![]() γ2 5 = {4,3,3,3} = ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 32개의 꼭지점 | ![]() γ3 5 = 243개의 꼭지점 | ![]() γ4 5 = 1024개의 꼭지점 | ![]() γ5 5 = 3125개의 꼭지점 | ![]() γ6 5 = 7776개의 꼭지점 | γ7 5 = 16,807 정점 | γ8 5 = 32,768개의 꼭지점 | ||
![]() γ2 6 = {4,3,3,3,3} = ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 꼭지점 64개 | ![]() γ3 6 = 729개의 꼭지점 | ![]() γ4 6 = 4096개의 꼭지점 | ![]() γ5 6 = 꼭지점 15,625개 | γ6 6 = 46,656 정점 | γ7 6 = 꼭지점 117,649개 | γ8 6 = 262,162개의 꼭지점 | ||
![]() γ2 7 = {4,3,3,3,3} = ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 128개의 꼭지점 | ![]() γ3 7 = 2187 정점 | γ4 7 = 꼭지점 16,384개 | γ5 7 = 78,125 정점 | γ6 7 = 꼭지점 279,936개 | γ7 7 = 823,543개의 꼭지점 | γ8 7 = 꼭지점 2,097,162개 | ||
![]() γ2 8 = {4,3,3,3,3,3} = ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 256개의 꼭지점 | ![]() γ3 8 = 꼭지점 6561개의 꼭지점 | γ4 8 = 65,536개의 꼭지점 | γ5 8 = 390,625개의 꼭지점 | γ6 8 = 꼭지점 1,679,616개 | γ7 8 = 5,764,801개의 꼭지점 | γ8 8 = 16,12,216 꼭지점 |
지수와의 관계
다른 양의 정수승으로 상승한 임의의 양의 정수는 제3의 정수를 산출하며, 이 제3의 정수는 지수에 대응하는 다수의 차원이 있는 n개의 큐브에 대응하는 특정 유형의 도형수이다.예를 들어 지수 2는 제곱수 또는 "완벽한 제곱수"를 생성하며, 이를 밑변의 길이가 대응하는 정사각형 모양으로 배열할 수 있다.마찬가지로 지수 3은 밑변의 길이가 있는 입방체 모양으로 배열할 수 있는 정수인 완벽한 입방체를 생성합니다.그 결과, 숫자를 2 또는 3으로 올리는 행위를 일반적으로 "제곱"과 "큐빙"이라고 합니다.그러나 고차 하이퍼큐브의 이름은 고차 파워에서는 일반적으로 사용되지 않는 것으로 보입니다.
「」도 .
- 컴퓨터 아키텍처의 하이퍼큐브 상호접속 네트워크
- 하이퍼큐브의 대칭군인 초팔면체군
- 십자가 처형(콜퍼스 하이퍼큐버스) (유명한 예술품)
- ^ Elte, E. L. (1912). "IV, Five dimensional semiregular polytope". The Semiregular Polytopes of the Hyperspaces. Netherlands: University of Groningen. ISBN 141817968X.
- ^ 콕서터 1973, 페이지 122–123, § 7.2 그림 7.2C 참조.
- ^ 콕서터 1973, 페이지 122, § 7·25.
- ^ Johnson, Norman W.; Geometries and Transformations, Cambridge University Press, 2018 페이지 224.
- ^ 를 클릭합니다Coxeter, H. S. M. (1974), Regular complex polytopes, London & New York: Cambridge University Press, p. 180, MR 0370328.
레퍼런스
- Bowen, J. P. (April 1982). "Hypercube". Practical Computing. 5 (4): 97–99. Archived from the original on 2008-06-30. Retrieved June 30, 2008.
- Coxeter, H. S. M. (1973). Regular Polytopes (3rd ed.). §7.2. see illustration Fig. 7-2C: Dover. pp. 122-123. ISBN 0-486-61480-8.
{{cite book}}
: CS1 유지: 위치(링크) 페이지 296, 표 I (ii) :일반 폴리토프, n차원 3개의 일반 폴리토프(n 5 5) - 힐, FrederickJ., 제럴드 R.피터슨(1974년).교환 이론과 논리적 설계에 대한 입문:.SecondEdition.뉴욕:JohnWiley도&Sons.아이 에스비엔 0-471-39882-9.그 점에"하이퍼 큐브"의 개념은 하이퍼 큐브의 vertices 그렇게 레이블과 함께 vertices 다음 하이퍼 큐브를distance-1 코드(그레이 코드)두가지 차원에 포함된 비치도 또는 카르노 도표를 형성할 것을 보여 주는 수단으로 소개됩니다-장 7.1"Cubical 표현에서 상속됨 함수의".
외부 링크

- Weisstein, Eric W. "Hypercube". MathWorld.
- Weisstein, Eric W. "Hypercube graphs". MathWorld.
- www.4d-screen.de (4D – 7D-Cube 회전)
- 엔리케 젤레니 하이퍼큐브 회전, 울프람 시연 프로젝트.
- 입체 애니메이션 하이퍼큐브
- Rudy Rucker와 Farideh Dormishian의 Hypercube 다운로드
- A001787 n차원 하이퍼큐브 내의 에지 수.OEIS에서
가족 | An | Bn | I2(p) / Dn | E6/E7/E8/F4/G2 | Hn | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
정다각형 | 삼각형 | 광장 | p곤 | 육각형 | 펜타곤 | |||||||
균일한 다면체 | 사면체 | 8면체 • 큐브 | 데미큐브 | 12면체 • 이십면체 | ||||||||
균일한 폴리코론 | 펜타코론 | 16 셀 • 테서랙트 | 데모테서랙트 | 24 셀 | 120 셀 • 600 셀 | |||||||
균일한 5 폴리토프 | 51200x | 5 - ORTOPLEX • 5 - 큐브 | 5 데미큐브 | |||||||||
균일한 6 폴리토프 | 61200x | 6-정류 • 6-큐브 | 6-데미큐브 | 122 • 221 | ||||||||
균일한 7 폴리토프 | 71200x | 7-정류 • 7-큐브 | 7 데미큐브 | 132 • 231 • 321 | ||||||||
균일한 8 폴리토프 | 8180x | 8-정류 • 8-큐브 | 8개의 데미큐브 | 142 • 241 • 421 | ||||||||
균일한 9-폴리토프 | 9169x | 9-정류 • 9-입방체 | 9데미큐브 | |||||||||
균일한 10 폴리토프 | 10-1996x | 10 - ORTOPLEX • 10 - 큐브 | 10 데미큐브 | |||||||||
균일한 n-폴리토프 | n-1996x | n-ortoplex • n-입방체 | n-데미큐브 | 1k2 • 2k1 • k21 | n-오각형 폴리토프 | |||||||
주제: 폴리토프 패밀리 • 일반 폴리토프 • 일반 폴리토프 및 화합물 목록 |