Шестиугольная плитка
Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Март 2011 г. ) |
Шестиугольная плитка | |
---|---|
Тип | Обычная плитка |
Конфигурация вершин | 6.6.6 (или 6 3 ) |
Конфигурация лица | V3.3.3.3.3.3 (или V3 6 ) |
Символ (ы) Шлефли | {6,3} т{3,6} |
Символ (ы) Витхоффа | 3 | 6 2 2 6 | 3 3 3 3 | |
Диаграмма(ы) Кокстера | |
Симметрия | p6m , [6,3], (*632) |
Симметрия вращения | р6 , [6,3] + , (632) |
Двойной | Треугольная плитка |
Характеристики | Вершинно-транзитивный , реберно-транзитивный , грани-транзитивный |
В геометрии шестиугольная мозаика или шестиугольная мозаика — это правильная мозаика евклидовой плоскости , в которой ровно три шестиугольника в каждой вершине встречаются . Он имеет Шлефли символ {6,3} или t {3,6} (как усеченная треугольная мозаика).
Английский математик Джон Конвей назвал это гекстилем .
шестиугольника Внутренний угол составляет 120 градусов, поэтому три шестиугольника в одной точке составляют полные 360 градусов. Это одно из трех правильных замощений плоскости . Два других — это треугольная мозаика и квадратная мозаика .
Приложения
[ редактировать ]Шестиугольная плитка — это самый плотный способ расположить круги в двух измерениях. Гипотеза о сотах утверждает, что шестиугольная мозаика — лучший способ разделить поверхность на области равной площади с наименьшим общим периметром. Оптимальную трехмерную структуру для изготовления сот (вернее, мыльных пузырей) исследовал лорд Кельвин , который считал, что структура Кельвина (или объемноцентрированная кубическая решетка) является оптимальной. Однако менее регулярная структура Вейра – Фелана немного лучше.
Эта структура существует в природе в виде графита , где каждый лист графена напоминает проволочную сетку с сильными ковалентными углеродными связями. Были синтезированы трубчатые листы графена, известные как углеродные нанотрубки . Они имеют множество потенциальных применений благодаря своей высокой прочности на разрыв и электрическим свойствам. Силицен аналогичен.
Проволочная сетка состоит из шестиугольной решетки (часто нерегулярной) проволок.
- Самая плотная упаковка кругов на этой мозаике устроена как шестиугольники.
- из проволочной сетки Ограждение
- можно Углеродную нанотрубку рассматривать как шестиугольную плитку на цилиндрической поверхности.
- Шестиугольная персидская плитка около 1955 г.
Шестиугольная черепица появляется во многих кристаллах. В трех измерениях гранецентрированная кубическая и гексагональная плотная упаковка распространенными кристаллическими структурами являются . Это самые плотные упаковки сфер в трех измерениях. Структурно они представляют собой параллельные слои шестиугольных плиток, аналогичные структуре графита. Они отличаются тем, что слои расположены в шахматном порядке друг от друга, при этом гранецентрированный куб является более правильным из двух. Чистая медь , среди других материалов, образует гранецентрированную кубическую решетку.
Равномерные раскраски
[ редактировать ]Существует три различных однородных раскраски шестиугольной мозаики, все они созданы на основе отражательной симметрии конструкций Витхоффа . ( h , k ) представляют собой периодическое повторение одной цветной плитки, считая шестиугольные расстояния сначала h , а затем k . Тот же подсчет используется в многогранниках Гольдберга с обозначением { p +,3} h , k и может быть применен к гиперболическим мозаикам для p > 6.
к -равномерный | 1-униформа | 2-униформа | 3-униформа | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Симметрия | п6м, (*632) | p3m1, (*333) | п6м, (*632) | п6, (632) | |||
Картина | |||||||
Цвета | 1 | 2 | 3 | 2 | 4 | 2 | 7 |
(ч,к) | (1,0) | (1,1) | (2,0) | (2,1) | |||
Шлефли | {6,3} | т{3,6} | т{3 [3] } | ||||
Витхофф | 3 | 6 2 | 2 6 | 3 | 3 3 3 | | ||||
Коксетер | |||||||
Конвей | ЧАС | tΔ | cH=t6daH | wH=t6dsH |
Трехцветная мозаика представляет собой мозаику, созданную пермутоэдрами третьего порядка .
Шестиугольная плитка со скошенными краями
[ редактировать ]Шестиугольная мозаика со скошенной кромкой заменяет края новыми шестиугольниками и преобразуется в другую шестиугольную мозаику. В пределе исходные грани исчезают, а новые шестиугольники вырождаются в ромбы, и получается ромбическая мозаика .
Шестиугольники (H) | Шестигранники с фаской (cH) | Ромби (даХ) | ||
---|---|---|---|---|
Связанные мозаики
[ редактировать ]Шестиугольники можно разбить на наборы по 6 треугольников. Этот процесс приводит к двум 2-однородным мозаикам и треугольным мозаикам :
Обычная плитка | Диссекция | 2-однородные мозаики | Обычная плитка | Вставка | Двойные плитки | |
---|---|---|---|---|---|---|
Оригинал | 1/3 рассечённая | 2/3 рассеченный | полностью рассеченный | от E до IH, от FH до H |
Шестиугольную мозаику можно рассматривать как вытянутую ромбическую мозаику , где каждая вершина ромбической мозаики растягивается до нового ребра. Это похоже на соотношение мозаики ромбического додекаэдра и ромбо-шестиугольного додекаэдра в трех измерениях.
Ромбическая плитка | Шестиугольная плитка | Фехтование использует это соотношение |
Также возможно разделить прототипы некоторых шестиугольных мозаик на два, три, четыре или девять равных пятиугольников:
Пятиугольная мозаика типа 1 с наложением правильных шестиугольников (каждый состоит из двух пятиугольников). | пятиугольная черепица типа 3 с наложениями правильных шестиугольников (каждый из которых состоит из 3 пятиугольников). | Пятиугольная черепица типа 4 с наложениями полуправильных шестиугольников (каждый из которых состоит из 4 пятиугольников). | Пятиугольная черепица типа 3 с наложением правильных шестиугольников двух размеров (содержащих 3 и 9 пятиугольников соответственно). |
Мутации симметрии
[ редактировать ]Это разбиение топологически связано как часть последовательности правильных разбиений с шестиугольными гранями, начиная с шестиугольного разбиения, с символом Шлефли {6,n} и диаграммой Кокстера. , стремясь к бесконечности.
* n 62 мутация симметрии правильных мозаик: {6, n } |
---|
Это разбиение топологически связано с правильными многогранниками с фигурой вершины n. 3 , как часть последовательности, продолжающейся в гиперболическую плоскость .
* n 32 мутация симметрии правильных мозаик: { n ,3} |
---|
Аналогично это относится к однородным усеченным многогранникам с фигурой вершины n .6.6.
* n 32 мутация симметрии усеченных мозаик: n .6.6 |
---|
Это замощение также является частью последовательности усеченных ромбических многогранников и замощений с симметрией группы Кокстера [n,3] . Куб можно рассматривать как ромбический шестигранник, где ромбы — это квадраты. Усеченные формы имеют в усеченных вершинах правильные n-угольники и неправильные шестиугольные грани.
Мутации симметрии двойственных квазирегулярных мозаик: V(3.n) 2 |
---|
Конструкции Витгофа из шестиугольных и треугольных мозаик.
[ редактировать ]Как и в случае с однородными многогранниками, существует восемь однородных мозаик , которые могут быть основаны на правильной шестиугольной мозаике (или двойной треугольной мозаике ).
Если нарисовать плитки красного цвета на исходных гранях, желтого цвета в исходных вершинах и синего цвета вдоль исходных краев, получится 8 форм, 7 из которых топологически различны. ( Усеченная треугольная мозаика топологически идентична шестиугольной мозаике.)
Однородные шестиугольные/треугольные плитки |
---|
Моноэдральные выпуклые шестиугольные мозаики
[ редактировать ]Существует 3 типа моноэдральных выпуклых шестиугольных мозаик. [1] Все они изоэдральные . Каждый из них имеет параметрические вариации в пределах фиксированной симметрии. Тип 2 содержит скользящие отражения и является 2-изоэдральным, сохраняя различимость киральных пар.
Топологически эквивалентные мозаики
[ редактировать ]Шестиугольные мозаики могут быть созданы с той же топологией {6,3}, что и обычные мозаики (3 шестиугольника вокруг каждой вершины). У изоэдральных граней существует 13 вариантов. Данная симметрия предполагает, что все лица одного цвета. Цвета здесь обозначают позиции решетки. [2] Одноцветные (1-плиточные) решетки представляют собой шестиугольники- параллелограммы .
пг (××) | р2 (2222) | п3 (333) | пмг (22*) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
пгг (22 ×) | п31м (3*3) | р2 (2222) | см (2*22) | п6м (*632) | ||
Другие топологические шестиугольные мозаики с изоэдральной плиткой рассматриваются как четырехугольники и пятиугольники, которые не являются смежными, а интерпретируются как коллинеарные смежные края:
пмг (22*) | пгг (22 ×) | см (2*22) | р2 (2222) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
Параллелограмм | Трапеция | Параллелограмм | Прямоугольник | Параллелограмм | Прямоугольник | Прямоугольник |
р2 (2222) | пгг (22 ×) | п3 (333) |
---|---|---|
2-однородные и 3-однородные мозаики имеют степень свободы вращения, которая искажает 2/3 шестиугольников, включая коллинеарный случай, который также можно рассматривать как мозаику шестиугольников и более крупных треугольников без края к краю. [3]
Его также можно исказить в хиральный четырехцветный трехнаправленный узор, искажая некоторые шестиугольники в параллелограммы . Сплетенный узор с 2 цветными гранями имеет вращательную симметрию 632 (p6) . Шевронный узор имеет симметрию pmg (22 * ), которая понижается до p1 (°) с 3 или 4 цветными плитками.
Обычный | вращающийся | Обычный | Тканый | Шеврон |
---|---|---|---|---|
п6м, (*632) | п6, (632) | п6м (*632) | п6 (632) | р1 (°) |
p3m1, (*333) | п3, (333) | п6м (*632) | р2 (2222) | р1 (°) |
Упаковка круга
[ редактировать ]Шестиугольную мозаику можно использовать в качестве упаковки кругов , размещая круги одинакового диаметра в центре каждой точки. Каждый круг соприкасается с тремя другими кругами упаковки ( число поцелуя ). [4] Зазор внутри каждого шестиугольника позволяет разместить один круг, создавая наиболее плотную упаковку из треугольной мозаики , при этом каждый круг соприкасается максимум с 6 кругами.
Родственные регулярные сложные апейрогоны
[ редактировать ]Есть два правильных сложных апейрогона , разделяющие вершины шестиугольной мозаики. Правильные комплексные апейрогоны имеют вершины и ребра, причем ребра могут содержать 2 и более вершин. Правильные апейрогоны p { q } r ограничены следующим образом: 1/ p + 2/ q + 1/ r = 1. Ребра имеют p вершин, а вершинные фигуры являются r -угольными. [5]
Первый состоит из двух ребер, по три вокруг каждой вершины, второй имеет шестиугольные ребра, по три вокруг каждой вершины. Третий комплексный апейрогон, имеющий те же вершины, является квазиправильным, в котором чередуются 2-ребра и 6-рёбра.
2{12}3 или | 6{4}3 или |
---|
См. также
[ редактировать ]- Шестиугольная решетка
- Шестиугольные призматические соты
- Замощения правильных многоугольников
- Список однородных мозаик
- Список правильных многогранников
- Шестиугольная сотовая плитка
- с шестигранной картой Дизайн настольной игры
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Плитки и узоры , Разд. 9.3 Другие моноэдральные замощения выпуклыми многоугольниками
- ^ Плитки и узоры , из списка 107 изоэдральных мозаик, стр. 473–481.
- ^ Плитки и узоры , однородные плитки, не расположенные от края до края.
- ^ Порядок в пространстве: справочник по дизайну, Кейт Кричлоу, стр. 74–75, образец 2.
- ^ Коксетер, Правильные комплексные многогранники, стр. 111–112, стр. 111–112. 136.
- Коксетер, Правильные многогранники HSM (3-е издание, 1973 г.), Дуврское издание, ISBN 0-486-61480-8 стр. 296, Таблица II: Обычные соты.
- Грюнбаум, Бранко ; Шепард, GC (1987). Плитки и узоры . Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 0-7167-1193-1 . (Глава 2.1: Правильные и однородные мозаики , стр. 58–65)
- Уильямс, Роберт (1979). Геометрическая основа естественной структуры: справочник по дизайну . Dover Publications, Inc. с. 35. ISBN 0-486-23729-Х .
- Джон Х. Конвей, Хайди Бургель, Хаим Гудман-Штраус , Симметрии вещей 2008, ISBN 978-1-56881-220-5 [1]
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Вайсштейн, Эрик В. «Шестиугольная сетка» . Математический мир .
- Клитцинг, Ричард. «2D евклидовы мозаики o3o6x – гексат – O3» .
Космос | Семья | / / | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
И 2 | Равномерная укладка плитки | {3 [3] } | д 3 | HD 3 | квартал 3 | Шестиугольный |
И 3 | Равномерные выпуклые соты | {3 [4] } | д 4 | HD 4 | 4 квартала | |
И 4 | Униформа 4-сотовая | {3 [5] } | д 5 | hδ 5 | qδ 5 | 24-ячеистые соты |
И 5 | Униформа 5-сотовая | {3 [6] } | д 6 | HD 6 | qδ 6 | |
И 6 | Униформа 6-сотовая | {3 [7] } | д 7 | hδ 7 | qδ 7 | 2 22 |
И 7 | Униформа 7-сотовая | {3 [8] } | д 8 | hδ 8 | 8 кварталов | 1 33 • 3 31 |
И 8 | Униформа 8-сотовая | {3 [9] } | д 9 | HD 9 | qδ 9 | 1 52 • 2 51 • 5 21 |
И 9 | Униформа 9-сотовая | {3 [10] } | д 10 | HD 10 | 10 кварталов | |
И 10 | Униформа 10-сотовая | {3 [11] } | д 11 | HD 11 | qδ 11 | |
И п -1 | Равномерный ( n -1)- сотовый | {3 [н] } | δ н | hδ н | qδ н | 1 лиц 2 • 2 лиц 1 • лиц 21 |