정규 4폴리토프

Regular 4-polytope
큐빅은 6개의 볼록한 일반 4폴리토프 중 하나이다.

수학에서 규칙적인 4 폴리토프규칙적4차원 폴리토프다.그것들은 3차원의 일반 다면체와 2차원의 일반 다면체의 4차원 유사점이다.

볼록은 6개, 별정규 4폴리탑은 10개로 총 16개가 주어진다.

역사

볼록한 규칙적인 4폴리토프는 19세기 중반 스위스 수학자 루드비히 슐레플리에 의해 처음 묘사되었다.[1]그는 정확히 6개의 그러한 수치가 있다는 것을 발견했다.

슐래플리는 또한 그랜드 120 , 그레이트 스틸 120 셀, 그랜드 600 셀, 그리고 그레이트 스틸 120 셀의 네 개의 일반 별 4 폴리탑을 발견했다.그는 세포나 꼭지점 수치에서 오일러 특성이 실패한 형태를 허용하지 않기 때문에 나머지 6개를 건너뛰었다.FE + V = 2).그것은 위대한 도데카헤드론 {5}과 같은 세포와 꼭지점 수치를 제외한다.5/2} 및 작은 스티커 도데카헤드론 { 5/2,5}.

에드먼드 헤스(1843~1903)는 1883년 독일 책 아인레이퉁의 다이스 레레 폰 데어 쿠겔테이룽 미트(Die Lehre von der Kougeltiung mitder Berücksichtung ihung ihrer Anwendung auf die Theory der Gleichfichechen und der.

건설

규칙적인 4-폴리토프{ , , r {\r\}}의 존재는 세포를 형성하는 일반 다면체 {,displaystyle 의 존재에 의해 제약된다.

세포가 만나 닫힌 3각형을 이루도록 하기 위해서입니다.

기술된 6개의 볼록한 부분과 10개의 별 다극체가 이러한 제약조건에 대한 유일한 해결책이다.

유효한 세포 {p,q}과 정점 그림 {q,r}을(를) 가지고 있고 이음계 시험을 통과하지만 유한한 수치를 생성하지 못하는 비콘벡스 Schléfli 기호 {p,q,r}이(가) 4개 있다: {3,5/2,3}, {4,3,4}, {5,2,3,4}, {5/2}.

정규 볼록 4폴리톱

정규 볼록 4폴리탑은 플라토닉 고형분의 4차원 아날로그와 2차원 볼록 정규 폴리곤이다.

6개 중 5개는 해당 5개의 플라토닉 고형물과 분명히 유사하다.6번째, 24-셀은 3차원에서는 정규 아날로그가 없다.단, 불규칙 고형물 한 쌍인 큐옥타헤드론과 그 이중인 롬빅 도데헤드론이 존재하는데, 이는 24세포와 부분적인 유사(보완적인 방법으로)이다.그들은 함께 24-셀의 3차원 아날로그로 볼 수 있다.

각각의 볼록한 규칙적인 4-폴리토프는 동일한 종류와 크기의 플라토닉 고체인 3차원 세포 세트로 경계를 이룬다.이들은 각자의 얼굴(대면)을 따라 규칙적으로 함께 장착된다.

특성.

이들의 3차원 아날로그처럼 볼록한 4폴리토프는 같은 반지름에 대한 4차원 함량(하이퍼볼륨)의 척도로 크기별로 자연스레 주문할 수 있다.순서에서 각각의 큰 폴리토프는 동일한 반경 내에 더 많은 내용을[2] 포함하면서 이전보다 더 둥글다.4심플렉스(5셀)는 한계 최소 케이스, 120셀은 최대 케이스다.복잡성(구성 행렬 또는 정점 수를 비교하여 측정)은 동일한 순서를 따른다.

정규 볼록 4폴리톱
대칭군 A을4 B4 F4 H4
이름 5세포

초계면체
5점

16 셀

초옥타헤드론
8점

8셀

하이퍼큐브
16점

24셀


24점

600셀

고이코사면체
120점

120 셀

초도면체
600점

슐레플리 기호 {3, 3, 3} {3, 3, 4} {4, 3, 3} {3, 4, 3} {3, 3, 5} {5, 3, 3}
콕시터 미러 CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
그래프 4-simplex t0.svg 4-cube t3.svg 4-cube t0.svg 24-cell t0 F4.svg 600-cell graph H4.svg 120-cell graph H4.svg
정점 5 8 16 24 120 600
가장자리 10 24 32 96 720 1200
얼굴 삼각형 10개 삼각형 32개 24제곱 96개의 삼각형 1200 삼각형 펜타곤 720개
세포 5 사면체 사면체 16 8입방체 24옥타헤드라 사면체 600개 도데카헤드라로120번길
토리 5축면체 1개 2 8수면체 2 4시 30분 4 6옥타이드론 30수면체 20 10도면체 12개
새겨진 120 셀에 120 16 셀 1 16-182로 2 3 8시 30분 5 24 x 5 600 x 2의 5 x 2
그레이트 폴리곤 2㎛/2제곱×3 직사각형 4개/2개 x 3개 4㎛/3헥사곤 x 4 12㎛/5데카곤 x 6 50 //15 도데카곤 x 4
페트리 폴리곤 1오각형 팔각형 1개 옥타곤 2개 도데카곤 2개 30-gon 4개 30-gon 20
이소크라인 폴리곤 1 {8/2}=2{4} x {8/2}=2{4} 2 {8/2}=2{4} x {8/2}=2{4} 2 {12/2}=2{6} x {12/6}=6{2} 4 {30/2}=2{15} x 30{0} 20 {30/2}=2{15} x 30{0}
긴 반지름 1 1 1 1 1 1
모서리 길이 5/2 ≈ 1.581 2 ≈ 1.414 1 1 1/ϕ ≈ 0.618 1/2ϕ2 ≈ 0.270
단반경 1/4 1/2 1/2 2/2 ≈ 0.707 1 - (2/23φ)2 ≈ 0.936 1 - (1/23φ)2 ≈ 0.968
면적 10•8/3 ≈ 9.428 32•3/4 ≈ 13.856 24 96•3/4 ≈ 41.569 1200•3/2 ≈ 99.238 720•25+105/4 ≈ 621.9
볼륨 5•55/24 ≈ 2.329 16•1/3 ≈ 5.333 8 24•2/3 ≈ 11.314 600•1/38φ3 ≈ 16.693 120•2 + φ/28φ3 ≈ 18.118
4-내용 5/24•(5/2)4 ≈ 0.146 2/3 ≈ 0.667 1 2 쇼트∙볼/4 ≈ 3.907 쇼트∙볼/4 ≈ 4.385

다음 표에는 6개의 볼록형 일반 4폴리탑의 몇 가지 특성이 나열되어 있다.이들 4-폴리탑의 대칭 그룹은 모두 Coxeter 그룹이며, 이 기사에서 설명한 표기법으로 제시되어 있다.그룹 이름 뒤에 오는 번호는 그룹 순서다.

이름 이미지 가족 슐레플리
콕시터
V E F C Vert.
무화과를 만들다
이중 대칭군
5세포
펜타코론
펜타토프
사오백스
4-simplex t0.svg n-제곱스
(가족n)
{3,3,3}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
5 10 10
{3}
5
{3,3}
{3,3} 자화자기의 A4
[3,3,3]
120
16 셀
헥사데카초론
4인조
4-cube t3.svg 무정통의
(B가족n)
{3,3,4}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.png
8 24 32
{3}
16
{3,3}
{3,4} 8셀 B4
[4,3,3]
384
8셀
옥타코론
큐테릭트
4시 15분
4-cube t0.svg 하이퍼큐브
n-11
(B가족n)
{4,3,3}
CDel node 1.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
16 32 24
{4}
8
{4,3}
{3,3} 16 셀
24셀
이코시테트라초론
옥타플렉스
다옥타헤드론
(pO)
24-cell t0 F4.svg Fn 패밀리 {3,4,3}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
24 96 96
{3}
24
{3,4}
{4,3} 자화자기의 F4
[3,4,3]
1152
600셀
헥사코시코론
테트라플렉스
다면체
(pT)
600-cell graph H4.svg n-자갈
폴리토프

(Hn 패밀리)
{3,3,5}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.png
120 720 1200
{3}
600
{3,3}
{3,5} 120 셀 H4
[5,3,3]
14400
120 셀
헤카토노사초론
도데카콘타초론
도데카플렉스
다면체
(pD)
120-cell graph H4.svg n-자갈
폴리토프

(Hn 패밀리)
{5,3,3}
CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
600 1200 720
{5}
120
{5,3}
{3,3} 600셀

존 콘웨이는 심플렉스, 직교, 테세락트, 옥타플렉스 또는 폴리옥타헤드론(pO), 테트라플렉스 또는 폴리테트라헤드론(pT), 도데카플렉스 또는 폴리도데카헤드론(pD) 등의 명칭을 주창했다.[3]

Norman Johnson advocated the names n-cell, or pentachoron, hexadecachoron, tesseract or octachoron, icositetrachoron, hexacosichoron, and hecatonicosachoron (or dodecacontachoron), coining the term polychoron being a 4D analogy to the 3D polyhedron, and 2D polygon, expressed from the Greek roots poly ("many") and choros ("room" or "space").[4][5]

모든 4-폴리탑에 대한 오일러 특성은 0이며, 오일러의 다면 공식의 4차원 아날로그가 있다.

여기서 Nk 폴리토프의 k-faces 수를 나타낸다(정점수는 0면, 가장자리는 1면 등).

주어진 4 폴리토프의 위상은 베티 번호비틀림 계수로 정의된다.[6]

구성으로

일반 4 폴리토프는 구성 요소 요소의 카운트를 포함하는 구성 매트릭스로 완전히 설명될 수 있다.행과 열은 꼭지점, 가장자리, 면 및 셀에 해당한다.대각선 숫자(왼쪽 위부터 오른쪽 아래까지)는 각 원소가 전체 4폴리토프에서 얼마나 많이 발생하는지 알려준다.비대각 숫자는 열의 요소 중 몇 개가 열의 요소 안에서 또는 열 요소에서 발생하는지를 나타낸다.예를 들어, 각 가장자리에는 2개의 정점이 있으며(각 가장자리는 2개의 정점을 가지고 있다), 어떤 규칙적인 4폴리토프에서 2개의 셀이 각 얼굴(각 얼굴은 2개의 셀에 속한다)에서 만난다.듀얼 폴리토프의 구성은 매트릭스를 180도 회전시켜 얻을 수 있다는 점에 유의하십시오.[7][8]

5세포
{3,3,3}
16 셀
{3,3,4}
큐테릭트
{4,3,3}
24셀
{3,4,3}
600셀
{3,3,5}
120 셀
{5,3,3}

시각화

다음 표는 이러한 4-폴리토프의 일부 2차원 투영을 보여준다.기타 다양한 시각화는 아래 외부 링크에서 확인할 수 있다.Coxeter-Dynkin 다이어그램 그래프도 Schléfli 기호 아래에 제시되어 있다.

A4 = [3,3,3] B4 = [4,3,3] F4 = [3,4,3] H4 = [5,3,3]
5세포 16 셀 8셀 24셀 600셀 120 셀
{3,3,3} {3,3,4} {4,3,3} {3,4,3} {3,3,5} {5,3,3}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 4.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.png CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
입체 3D 직교 투영
Tetrahedron.png
사면체
봉투

(셀/셀렉스 중심)
16-cell ortho cell-centered.png
세제곱 봉투
(세포 중심)
Hexahedron.png
큐빅 봉투
(세포 중심)
Ortho solid 24-cell.png
큐폭타헤드랄
봉투

(세포 중심)
Ortho solid 600-cell.png
펜타키스 이코시다데코헤드랄
봉투

(제곱 중심)
Ortho solid 120-cell.png
잘린 롬빅
삼권면체
봉투

(세포 중심)
와이어프레임 슐레겔 도표(내성 투영)
Schlegel wireframe 5-cell.png
세포 중심
Schlegel wireframe 16-cell.png
세포 중심
Schlegel wireframe 8-cell.png
세포 중심
Schlegel wireframe 24-cell.png
세포 중심
Schlegel wireframe 600-cell vertex-centered.png
꼭지점 중심
Schlegel wireframe 120-cell.png
세포 중심
와이어프레임 입체 투영(3-sphere)
Stereographic polytope 5cell.png Stereographic polytope 16cell.png Stereographic polytope 8cell.png Stereographic polytope 24cell.png Stereographic polytope 600cell.png Stereographic polytope 120cell.png

정규성(슐라펠리-헤스) 4폴리토페스

이것은 4차원 별무늬 다상체 사이의 관계를 보여준다.2개의 볼록한 형태와 10개의 별 모양은 3D로 큐옥타헤드론의 정점으로 볼 수 있다.[9]
8개 사이의 관계의 하위 집합은 120 셀의 다면체(pD)로부터 형성된다.세 가지 작업 {a,g,s}은(는) 입방체 프레임워크를 정의하는 동시 실행 가능한 작업이다.수직 위치에는 7개의 밀도가 있으며, 2개의 이중 형태가 동일한 밀도를 가진다.

슐레플리-헤스 4-폴리토페스는 10개의 규칙적인 자기 교차 항성 폴리초라(4차원 폴리토페스)로 이루어진 완전한 세트다.[10]그들은 그들의 발견자들을 기리기 위해 이름 지어졌다: Ludwig SchléfliEdmund Hess.각각은 숫자 중 하나5/2인 슐레플리 기호 {p,q,r}로 표현된다.따라서 그것들은 일반적인 비콘벡스 케플러-푸인소트 다면체와 유사하며, 차례로 펜타그램과 유사하다.

이름

그들의 이름은 존 콘웨이케플러-푸인소트 다면체 이름을 확장하면서 붙여준 것인데, 케플리-푸인소트 다면체의 이름을 확장시켰으며, 그는 기품 있고 위대한 수식어를 덧붙인다.Conway는 다음과 같은 운영 정의를 제공했다.

  1. 스텔레이션 – 동일한 선에서 가장자리를 긴 가장자리로 대체한다(예: 펜타그램으로 펜타곤 스텔링).
  2. 증조 – 동일한 평면에서 큰 면으로 얼굴을 대체한다. (예: 증조된 이코사면체는 증조하여 큰 이코사면체가 된다.)
  3. 재배열 – 동일한 3-공간에서 큰 셀로 대체한다. (예: 600 은 그랜드 600 셀로 확장됨)

John Conway names the 10 forms from 3 regular celled 4-polytopes: pT=polytetrahedron {3,3,5} (a tetrahedral 600-cell), pI=polyicoshedron {3,5,5/2} (an icosahedral 120-cell), and pD=polydodecahedron {5,3,3} (a dodecahedral 120-cell), with prefix modifiers: g, a, and s for great, (ag)grand, and stellated.마지막 절개, 거대한 절개된 다면체에는 모두 이 막힐 정도로 들어있다.

대칭

10개의 모든 폴리초라에는 [3,3,5] (H4) 육각 대칭이 있다.그것들은 6개의 관련 Goursat tetrahedra 합리 순서 대칭 그룹에서 생성된다: [3,5/2], [5,5/2,5], [5,5,5/2], [5,5/2], [3,5/2].

각 그룹에는 2개의 정규 별-폴리초라가 있는데, 2개의 그룹이 있고, 2개의 그룹이 있고, 1개의 그룹만 있다.그래서 10개의 일반 별 폴리초라 중 4개의 듀얼페어와 2개의 셀프듀얼 형태가 있다.

특성.

참고:

세포(폴리헤드라), 얼굴(폴리곤), 다각형 가장자리 형상 및 다면 정점 형상Schléfli 기호로 식별된다.

이름
콘웨이(약칭)
직교
투영
슐레플리
콕시터
C
{p, q}
F
{p}
E
{r}
V
{q, r}
밀스. χ
이코사헤드랄120세포
다면체(pI)
Ortho solid 007-uniform polychoron 35p-t0.png {3,5,5/2}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.png
120
{3,5}
Icosahedron.png
1200
{3}
Regular triangle.svg
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
120
{5,5/2}
Great dodecahedron.png
4 480
소형강관 120셀
Stelled polydodecahedron (spD)
Ortho solid 010-uniform polychoron p53-t0.png {5/2,5,3}
CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node 1.png
120
{5/2,5}
Small stellated dodecahedron.png
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
1200
{3}
Regular triangle.svg
120
{5,3}
Dodecahedron.png
4 −480
그레이트 120 셀
다면체(gPD)
Ortho solid 008-uniform polychoron 5p5-t0.png {5,5/2,5}
CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.png
120
{5,5/2}
Great dodecahedron.png
720
{5}
Regular pentagon.svg
720
{5}
Regular pentagon.svg
120
{5/2,5}
Small stellated dodecahedron.png
6 0
그랜드 120 셀
다면체(apdodecahedron, apD)
Ortho solid 009-uniform polychoron 53p-t0.png {5,3,5/2}
CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.png
120
{5,3}
Dodecahedron.png
720
{5}
Regular pentagon.svg
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
120
{3,5/2}
Great icosahedron.png
20 0
그레이트 스틸 120 셀
대절단 폴리도데카헤드론(gspD)
Ortho solid 012-uniform polychoron p35-t0.png {5/2,3,5}
CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node 1.png
120
{5/2,3}
Great stellated dodecahedron.png
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
720
{5}
Regular pentagon.svg
120
{3,5}
Icosahedron.png
20 0
그랜드 스틸 120 셀
대절단 폴리도데카헤드론(aspD)
Ortho solid 013-uniform polychoron p5p-t0.png {5/2,5,5/2}
CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.png
120
{5/2,5}
Small stellated dodecahedron.png
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
120
{5,5/2}
Great dodecahedron.png
66 0
대그랜드 120 셀
거대 다면체(ground polydodecahedron, gapD)
Ortho solid 011-uniform polychoron 53p-t0.png {5,5/2,3}
CDel node 1.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
120
{5,5/2}
Great dodecahedron.png
720
{5}
Regular pentagon.svg
1200
{3}
Regular triangle.svg
120
{5/2,3}
Great stellated dodecahedron.png
76 −480
대이심면 120세포
다면체(gPI)
Ortho solid 014-uniform polychoron 3p5-t0.png {3,5/2,5}
CDel node.pngCDel 5.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node 1.png
120
{3,5/2}
Great icosahedron.png
1200
{3}
Regular triangle.svg
720
{5}
Regular pentagon.svg
120
{5/2,5}
Small stellated dodecahedron.png
76 480
그랜드 600 셀
대 폴리테트라헤드론(apT)
Ortho solid 015-uniform polychoron 33p-t0.png {3,3,5/2}
CDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node.png
600
{3,3}
Tetrahedron.png
1200
{3}
Regular triangle.svg
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
120
{3,5/2}
Great icosahedron.png
191 0
대그랜드 스티어 120셀
대망원형 폴리도데카헤드론(gaskdecaderon, gaspD)
Ortho solid 016-uniform polychoron p33-t0.png {5/2,3,3}
CDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel 5.pngCDel rat.pngCDel d2.pngCDel node 1.png
120
{5/2,3}
Great stellated dodecahedron.png
720
{5/2}
Star polygon 5-2.svg
1200
{3}
Regular triangle.svg
600
{3,3}
Tetrahedron.png
191 0

참고 항목

참조

인용구

  1. ^ Coxeter 1973, 페이지 141, §7-x. 역사적 발언.
  2. ^ Coxeter 1973, 페이지 292–293, 표 I(ii):4차원의 16개의 일반 폴리토페 {p,q,r}: [각 4-폴리토프의 20개 메트릭스를 에지 길이 단위로 제공하는 귀중한 표.단위 반지름의 폴리토페스를 비교하기 위해 대수적으로 변환해야 한다.]
  3. ^ Conway, Burgiel & Goodman-Strass 2008, 26장.하이더 스틸
  4. ^ "콘벡스 및 추상 폴리토페스", 프로그램 및 추상화, MIT, 2005
  5. ^ Johnson, Norman W. (2018). "§ 11.5 Spherical Coxeter groups". Geometries and Transformations. Cambridge University Press. pp. 246–. ISBN 978-1-107-10340-5.
  6. ^ Richeson, David S. (2012). "23. Henri Poincaré and the Ascendancy of Topology". Euler's Gem: The Polyhedron Formula and the Birth of Topology. Princeton University Press. pp. 256–. ISBN 978-0-691-15457-2.
  7. ^ Coxeter 1973, § 1.8 구성
  8. ^ Coxeter, 복합 일반 폴리토페스, 페이지 117
  9. ^ Conway, Burgiel & Goodman-Strass 2008, 페이지 406, 그림 26.2
  10. ^ Coxeter, Star polytopes Schléfli 함수 f{α,β,³) 페이지 122 2.슐라플리-헤스 다층동물

참고 문헌 목록

외부 링크