Jump to content

Шестиугольная плитка

Шестиугольная плитка
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.

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 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 .

Шестиугольная мозаика со скошенными краями вырождается в ромбовидную мозаику. на пределе
Шестиугольники (H) Шестигранники с фаской (cH) Ромби (даХ)
[ 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 }
SphericalEuclideanHyperbolic tilings

{6,2}

{6,3}

{6,4}

{6,5}

{6,6}

{6,7}

{6,8}
...
{6,∞}

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}
SphericalEuclideanCompact hyperb.Paraco.Noncompact hyperbolic
{2,3}{3,3}{4,3}{5,3}{6,3}{7,3}{8,3}{∞,3}{12i,3}{9i,3}{6i,3}{3i,3}

Аналогично это относится к однородным усеченным многогранникам с фигурой вершины n .6.6.

* n 32 мутация симметрии усеченных мозаик: n .6.6
Sym.
*n42
[n,3]
SphericalEuclid.CompactParac.Noncompact hyperbolic
*232
[2,3]
*332
[3,3]
*432
[4,3]
*532
[5,3]
*632
[6,3]
*732
[7,3]
*832
[8,3]...
*∞32
[∞,3]
[12i,3][9i,3][6i,3]
Truncated
figures
Config.2.6.63.6.64.6.65.6.66.6.67.6.68.6.6∞.6.612i.6.69i.6.66i.6.6
n-kis
figures
Config.V2.6.6V3.6.6V4.6.6V5.6.6V6.6.6V7.6.6V8.6.6V∞.6.6V12i.6.6V9i.6.6V6i.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
*n32SphericalEuclideanHyperbolic
*332*432*532*632*732*832...*∞32
Tiling
Conf.V(3.3)2V(3.4)2V(3.5)2V(3.6)2V(3.7)2V(3.8)2V(3.∞)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
Fundamental
domains
Symmetry: [6,3], (*632)[6,3]+, (632)
{6,3}t{6,3}r{6,3}t{3,6}{3,6}rr{6,3}tr{6,3}sr{6,3}
Config.633.12.12(6.3)26.6.6363.4.6.44.6.123.3.3.3.6

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.

3 типа моноэдральных выпуклых шестиугольных мозаик
1 2 3
п2, 2222 пгг, 22× п2, 2222 стр3, 333

б = е
Б + С + Г = 360°

б = е, d = е
Б + С + Е = 360°

а = е, б = с, d = е
Б = Д = Ф = 120°

2-плиточная решетка

4-плиточная решетка

3-х плиточная решетка

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 .

13 шестиугольников с изоэдральной черепицей
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:

Четырехугольники с изоэдральной черепицей
пмг (22*) пгг (22 ×) см (2*22) р2 (2222)

Параллелограмм

Трапеция

Параллелограмм

Прямоугольник

Параллелограмм

Прямоугольник

Прямоугольник
Пятиугольники с изоэдральной черепицей
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.

[ 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 ]
  1. ^ Плитки и узоры , Разд. 9.3 Другие моноэдральные замощения выпуклыми многоугольниками
  2. ^ Плитки и узоры , из списка 107 изоэдральных мозаик, стр. 473–481.
  3. ^ Плитки и узоры , однородные плитки, не расположенные от края до края.
  4. ^ Порядок в пространстве: справочник по дизайну, Кейт Кричлоу, стр. 74–75, образец 2.
  5. ^ 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]
[ редактировать ]
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 5 5 24-ячеистые соты
И 5 Униформа 5-сотовая {3 [6] } д 6 HD 6 6
И 6 Униформа 6-сотовая {3 [7] } д 7 7 7 2 22
И 7 Униформа 7-сотовая {3 [8] } д 8 8 8 кварталов 1 33 3 31
И 8 Униформа 8-сотовая {3 [9] } д 9 HD 9 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 11
И п -1 Равномерный ( n -1)- сотовый {3 [н] } δ н н н 1 лиц 2 2 лиц 1 лиц 21
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7206d11d92cf1960cb2e83df536c2844__1709928900
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/72/44/7206d11d92cf1960cb2e83df536c2844.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hexagonal tiling - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)