Усеченные 24 ячейки
24-ячеечный | Усеченный 24-клеточный | Усеченный 24-ячеечный | |
Диаграммы Шлегеля с центром в одной [3,4] (ячейки напротив [4,3]) |
В геометрии усеченный 24-клеточный — это однородный 4-мерный многогранник (4-мерный однородный многогранник ), образованный как усечение обычного 24-клеточного .
Существует две степени усечения, включая побитовое усечение .
Усеченный 24-клеточный
[ редактировать ]Диаграмма Шлегеля | ||
---|---|---|
Усеченный 24-клеточный | ||
Тип | Равномерный 4-многогранник | |
Символы Шлефли | т{3,4,3} тр{3,3,4}= т{3 1,1,1 } = | |
Диаграмма Кокстера | ||
Клетки | 48 | 24 4.6.6 24 4.4.4 |
Лица | 240 | 144 {4} 96 {6} |
Края | 384 | |
Вершины | 192 | |
Вершинная фигура | равносторонняя треугольная пирамида | |
Группа симметрии | Ф 4 [3,4,3], порядок 1152 | |
Подгруппа вращения | [3,4,3] + , заказать 576 | |
Подгруппа коммутатора | [3 + ,4,3 + ], заказ 288 | |
Характеристики | выпуклый | |
Единый индекс | 23 24 25 |
Усеченный 24-клеточный или усеченный икоситетрахорон — это однородный 4-мерный многогранник (или однородный 4-многогранник ), который ограничен 48 ячейками : 24 кубами и 24 усеченными октаэдрами . Каждая вершина соединяет три усеченных октаэдра и один куб в равностороннюю треугольную вершинную фигуру пирамиды .
Строительство
[ редактировать ]Усеченную 24-клетку можно построить из многогранников с тремя группами симметрии:
- F 4 [3,4,3]: усечение ячеечного 24- .
- B 4 [3,3,4]: Кантитукция с 16-клеточной клетки двумя семействами усеченных октаэдрических ячеек.
- Д 4 [3 1,1,1 ]: Омниусечение демитессеракта с тремя семействами усеченных октаэдрических ячеек.
Группа Коксетера | = [3,4,3] | = [4,3,3] | = [3,3 1,1 ] |
---|---|---|---|
Символ Шлефли | т{3,4,3} | тр{3,3,4} | т{3 1,1,1 } |
Заказ | 1152 | 384 | 192 |
Полный симметрия группа | [3,4,3] | [4,3,3] | <[3,3 1,1 ]> = [4,3,3] [3[3 1,1,1 ]] = [3,4,3] |
Диаграмма Кокстера | |||
Фасеты | 3: 1: | 2: 1: 1: | 1,1,1: 1: |
Вершинная фигура |
Зонотоп
[ редактировать ]Это также зонотоп : он может быть сформирован как сумма Минковского шести отрезков, соединяющих противоположные пары среди двенадцати перестановок вектора (+1,-1,0,0).
Декартовы координаты
[ редактировать ]Декартовы координаты вершин усеченной 24-ячейки с длиной ребра sqrt(2) представляют собой перестановки координат и комбинации знаков:
- (0,1,2,3) [4!×2 3 = 192 вершины]
Двойная конфигурация имеет координаты при всех перестановках координат и знаки
- (1,1,1,5) [4×2 4 = 64 вершины]
- (1,3,3,3) [4×2 4 = 64 вершины]
- (2,2,2,4) [4×2 4 = 64 вершины]
Структура
[ редактировать ]24 кубические ячейки соединены своими квадратными гранями с усеченными октаэдрами; и 24 усеченных октаэдра соединены друг с другом своими шестиугольными гранями.
Прогнозы
[ редактировать ]Параллельная проекция усеченных 24 ячеек в трехмерное пространство, сначала усеченный октаэдр, имеет следующую схему:
- Оболочка проекции представляет собой усеченный кубооктаэдр .
- Два усеченных октаэдра выступают на усеченный октаэдр, лежащий в центре оболочки.
- Шесть кубических объемов соединяют квадратные грани этого центрального усеченного октаэдра с центром восьмиугольных граней большого ромбокубооктаэдра. Это изображения 12 кубических ячеек, по паре ячеек на каждое изображение.
- 12 квадратных граней большого ромбокубооктаэдра являются изображениями остальных 12 кубов.
- Шесть восьмиугольных граней большого ромбокубооктаэдра являются изображениями шести усеченных октаэдров.
- 8 (неоднородных) усеченных октаэдрических объемов, лежащих между шестиугольными гранями проекционной оболочки и центральным усеченным октаэдром, являются образами остальных 16 усеченных октаэдров, по паре ячеек на каждое изображение.
Изображения
[ редактировать ]Самолет Коксетера | FF4 | |
---|---|---|
График | ||
Двугранная симметрия | [12] | |
Самолет Коксетера | Б3 ) /А2 ( а | Б 3 / А 2 (б) |
График | ||
Двугранная симметрия | [6] | [6] |
Самолет Коксетера | Б 4 | Б2 / А3 |
График | ||
Двугранная симметрия | [8] | [4] |
Диаграмма Шлегеля ( видны кубические ячейки) | Диаграмма Шлегеля Видны 8 из 24 усеченных октаэдрических ячеек. |
Стереографическая проекция В центре усеченного тетраэдра |
Усеченный 24-клеточный | От двух до усеченных 24 ячеек |
Связанные многогранники
[ редактировать ]Выпуклая оболочка усеченной 24-клетки и ее двойника (в предположении, что они конгруэнтны) представляет собой неоднородный полихорон, состоящий из 480 ячеек: 48 кубов , 144 квадратных антипризм , 288 тетраэдров (в виде тетрагональных дисфеноидов) и 384 вершин. Его вершинная фигура представляет собой шестиугольный треугольный купол .
Усеченный 24-ячеечный
[ редактировать ]Усеченный 24-ячеечный | ||
---|---|---|
Диаграмма Шлегеля с центром в усеченном кубе со скрытыми чередующимися ячейками. | ||
Тип | Равномерный 4-многогранник | |
Символ Шлефли | 2т{3,4,3} | |
Диаграмма Кокстера | ||
Клетки | 48 ( 3.8.8 ) | |
Лица | 336 | 192 {3} 144 {8} |
Края | 576 | |
Вершины | 288 | |
Краевая фигура | 3.8.8 | |
Вершинная фигура | тетрагональный дисфеноид | |
двойной многогранник | Дисфеноидальный 288-клеточный | |
Группа симметрии | Аут (F 4 ), [[3,4,3]], заказ 2304 | |
Характеристики | выпуклый , изогональный , изотоксальный , изохорный | |
Единый индекс | 26 27 28 |
Усеченный 24-ячеечный . 48-клеточный , или тетраконтоктахорон — это 4-мерный однородный многогранник (или однородный 4-многогранник ), полученный из 24-клеточного .
Э. Л. Эльте идентифицировал его в 1912 г. как полуправильный многогранник.
Он создается путем усечения 24 ячеек (усечения на полпути к глубине, которая дает двойную 24 ячейки).
Будучи однородным 4-многогранником, он вершинно-транзитивен . Кроме того, он является клеточно-транзитивным , состоящим из 48 усеченных кубов , а также реберно-транзитивным , с 3 ячейками усеченных кубов на ребро и с одним треугольником и двумя восьмиугольниками вокруг каждого ребра.
48 ячеек усеченной 24-ячейки соответствуют 24 ячейкам и 24 вершинам 24-ячейки. Таким образом, центры 48 клеток образуют корневую систему типа F 4 .
Его вершинная фигура представляет собой тетрагональный дисфеноид , тетраэдр с двумя противоположными ребрами длиной 1 и всеми четырьмя боковыми ребрами длиной √(2+√2).
Альтернативные названия
[ редактировать ]- Усеченная 24 ячейки ( Норман В. Джонсон )
- 48-ячеечный как клеточно-транзитивный 4-многогранник
- Двуусеченный икоситетрахорон
- Двуусеченный полиоктаэдр
- Тетраконтаоктахорон (продолжение) (Джонатан Бауэрс)
Структура
[ редактировать ]Усеченные кубы соединены друг с другом восьмиугольными гранями в противоположной ориентации; я. т. е. два смежных усеченных куба повернуты на 45 градусов относительно друг друга так, что никакие две треугольные грани не имеют общего ребра.
Последовательность усеченных кубов, соединенных друг с другом противоположными восьмиугольными гранями, образует цикл из 8. Каждый усеченный куб принадлежит 3 таким циклам. С другой стороны, последовательность усеченных кубов, соединенных друг с другом противоположными треугольными гранями, образует цикл из 6. Каждый усеченный куб принадлежит 4 таким циклам.
В матрице конфигурации показаны все счетчики инцидентов между элементами. Диагональные числа f-вектора получаются с помощью конструкции Витхоффа , разделяющей полный групповой порядок на подгруппу путем удаления одного зеркала за раз. Ребра существуют в 4 положениях симметрии. У квадрата 3 позиции, у шестиугольника 2 позиции, у восьмиугольника одна. Наконец, существуют 4 типа ячеек, сосредоточенных в 4 углах фундаментального симплекса. [1]
FF4 | к -лицо | ж к | ж 0 | ж 1 | ff2 | f 3 | к -фигура | Примечания | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
А 1 А 1 | ( ) | ж 0 | 288 | 2 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 2 | с{2,4} | Ф 4 /А 1 А 1 = 288 | |
{ } | ж 1 | 2 | 288 | * | 1 | 2 | 0 | 2 | 1 | { }v( ) | |||
2 | * | 288 | 0 | 2 | 1 | 1 | 2 | ||||||
А 2 А 1 | {3} | ff2 | 3 | 3 | 0 | 96 | * | * | 2 | 0 | { } | Ф 4 /А 2 А 1 = 1152/6/2 = 96 | |
BБ2 | т{4} | 8 | 4 | 4 | * | 144 | * | 1 | 1 | Ф 4 /Б 2 = 1152/8 = 144 | |||
А 2 А 1 | {3} | 3 | 0 | 3 | * | * | 96 | 0 | 2 | Ф 4 /А 2 А 1 = 1152/6/2 = 96 | |||
BБ3 | т{4,3} | f 3 | 24 | 24 | 12 | 8 | 6 | 0 | 24 | * | ( ) | Ф 4 /Б 3 = 1152/48 = 24 | |
24 | 12 | 24 | 0 | 6 | 8 | * | 24 |
Координаты
[ редактировать ]Все декартовы координаты усеченной 24-ячейки с длиной ребра 2 представляют собой перестановки координат и знака:
- (0, 2+√2, 2+√2, 2+2√2)
- (1, 1+√2, 1+√2, 3+2√2)
Прогнозы
[ редактировать ]Проекция в 2 измерения
[ редактировать ]Самолет Коксетера | FF4 | Б 4 |
---|---|---|
График | ||
Двугранная симметрия | [[12]] = [24] | [8] |
Самолет Коксетера | Б3 / А2 | Б2 / А3 |
График | ||
Двугранная симметрия | [6] | [[4]] = [8] |
Проекция в 3 измерения
[ редактировать ]Орфографический | Перспектива |
---|---|
Следующая анимация показывает ортогональную проекцию усеченных 24 ячеек в 3 измерения. Сама анимация представляет собой перспективную проекцию статического трехмерного изображения в двухмерное с добавлением вращения, чтобы сделать ее структуру более наглядной. Изображения 48 усеченных кубиков расположены следующим образом:
| Следующая анимация показывает перспективную проекцию усеченных 24 ячеек в трех измерениях. Ее структура такая же, как и у предыдущей анимации, за исключением некоторого ракурса из -за перспективной проекции. |
Связанный правильный косой многогранник
[ редактировать ]Правильный косой многогранник {8,4|3} существует в 4-мерном пространстве с 4 восьмиугольниками вокруг каждой вершины в зигзагообразной неплоской вершинной фигуре. Эти восьмиугольные грани можно увидеть на 24-ячейке с усеченными битами, в которой используются все 576 ребер и 288 вершин. 192 треугольные грани усеченной 24-ячейки можно рассматривать как удаленные. Двойственный правильный косой многогранник {4,8|3} аналогичным образом связан с квадратными гранями 24-клеточного сусечатого многогранника .
Дисфеноидальный 288-клеточный
[ редактировать ]Дисфеноидальный 288-клеточный | ||
---|---|---|
Тип | идеальный [2] полихорон | |
Символ | ф 1,2 Ф 4 [2] (1,0,0,0) Ф 4 ⊕ (0,0,0,1) Ф 4 [3] | |
Коксетер | ||
Клетки | 288 конгруэнтных тетрагональных дисфеноидов. | |
Лица | 576 конгруэнтных равнобедренных (2 коротких края) | |
Края | 336 | 192 длины 144 длины |
Вершины | 48 | |
Вершинная фигура | ( Октаэдр Триакиса ) | |
Двойной | Усеченный 24-ячеечный | |
Группа Коксетера | Аут (F 4 ), [[3,4,3]], заказ 2304 | |
Вектор орбиты | (1, 2, 1, 1) | |
Характеристики | выпуклый , изохорный |
Дисфеноидальная 288-ячеечная является двойником усеченной 24-клеточной . Это 4-мерный многогранник (или полихорон ), полученный из 24-клеточного . Он создается путем удвоения и вращения 24-ячеечной ячейки, а затем построения выпуклой оболочки .
Будучи двойником однородного полихорона, он клеточно-транзитивен и состоит из 288 конгруэнтных тетрагональных дисфеноидов . Кроме того, он вершинно-транзитивен относительно группы Aut(F 4 ). [3]
Изображения
[ редактировать ]Самолеты Кокстера | BБ2 | BБ3 | FF4 |
---|---|---|---|
дисфеноидальный 288-ячеечный | |||
Битусеченный 24-ячеечный |
Геометрия
[ редактировать ]Вершины 288-ячейки представляют собой в точности 24 единичных кватерниона Гурвица с квадратом нормы 1, объединенные с 24 вершинами двойственной 24-клетки с квадратом нормы 2, спроецированными на единичную 3-сферу . Эти 48 вершин соответствуют бинарной октаэдрической группе 2O или <2,3,4>, порядка 48.
Таким образом, 288-ячейка - единственный неправильный 4-многогранник, который представляет собой выпуклую оболочку кватернионной группы, игнорируя бесконечное количество дициклических (так же, как бинарные диэдральные) группы; обычные - 24-ячеечные (≘ 2T или <2,3,3>, порядок 24) и 600-ячеечные (≘ 2I или <2,3,5>, порядок 120). ( 16-ячейка соответствует бинарной группе диэдра 2D 2 или <2,2,2>, порядок 16.)
Вписанная 3-сфера имеет радиус 1/2+ √ 2/4 ≈ 0,853553 и касается 288-ячейки в центрах 288-тетраэдров, которые являются вершинами двойственно усеченной 24-ячейки.
Вершины можно раскрасить в два цвета , скажем, в красный и желтый, причем 24 единицы Гурвица — в красный, а 24 двойные — в желтый, причем желтая 24-ячейка конгруэнтна красной. Таким образом, произведение двух кватернионов одинакового цвета имеет красный цвет, а произведение двух кватернионов смешанных цветов — желтый.
Область | Слой | Широта | красный | желтый | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Северное полушарие | 3 | 1 | 1 | 0 | ||
2 | √ 2 /2 | 0 | 6 | |||
1 | 1/2 | 8 | 0 | |||
Экватор | 0 | 0 | 6 | 12 | ||
Южное полушарие | –1 | –1/2 | 8 | 0 | ||
–2 | – √ 2 /2 | 0 | 6 | |||
–3 | –1 | 1 | 0 | |||
Общий | 24 | 24 |
/2,x,y,z) появятся 6 желтых вершин Разместив фиксированную красную вершину на северном полюсе (1,0,0,0), в следующей, более глубокой «широте» в точке ( √ 2 , за которыми следуют 8 красных вершин. на широте (1/2,x,y,z). Полные координаты заданы как линейные комбинации кватернионных единиц. , которые одновременно можно принять за элементы группы 2O . Следующая, более глубокая широта — это гиперплоскость экватора, пересекающая 3-сферу в 2-сфере, населенной 6 красными и 12 желтыми вершинами.
Слой 2 представляет собой 2-сферу, описывающую правильный октаэдр, ребра которого имеют длину 1. У тетраэдра с северным полюсом вершины одно из этих ребер является длинным ребром, 2 вершины которого соединены короткими ребрами с северным полюсом. Еще одно длинное ребро идет от северного полюса в слой 1 , а короткое ребро 2 оттуда - в слой 2 .
Имеется 192 длинных ребра длиной 1, соединяющих одинаковые цвета, и 144 коротких ребра длиной √ 2– √ 2 ≈ 0,765367, соединяющих смешанные цвета. 192*2/48 = 8 длинных и 144*2/48 = 6 коротких, то есть вместе в любой вершине сходятся 14 ребер.
576 граней равнобедренные, с 1 длинным и 2 короткими краями, все конгруэнтны. Углы при основании составляют arccos( √ 4+ √ 8/4 ) ≈ 49,210°. 576*3/48 = 36 граней сходятся в вершине, 576*1/192 = 3 на длинном ребре и 576*2/144 = 8 на коротком.
288 ячеек представляют собой тетраэдры с 4 короткими рёбрами и 2 антиподальными и перпендикулярными длинными рёбрами, одно из которых соединяет 2 красные, а другое 2 жёлтые вершины. Все клетки конгруэнтны. 288*4/48 = 24 ячейки встречаются в вершине. 288*2/192 = 3 клетки сходятся по длинному краю, 288*4/144 = 8 по короткому. 288*4/576 = 2 клетки встречаются в треугольнике.
Связанные многогранники
[ редактировать ]Д 4 равномерная полихора |
---|
B 4 : Семейство однородных многогранников
Многогранники симметрии B4 |
---|
F 4 : Семейство однородных многогранников
24-клеточные семейные многогранники |
---|
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Клитцинг, Ричард. «o3x4x3o — продолжение» .
- ^ Jump up to: а б О совершенных 4-многогранниках. Габор Жеве. Вклад в алгебру и геометрию. Том 43 (2002), № 1, 243–259.] Таблица 2, стр. 252
- ^ Jump up to: а б Кватернионное построение многогранников W(F4) с их двойственными многогранниками и ветвлением по подгруппам W(B4) и W(B3) × W(A1) Мехмет Коджа 1, Мудхахир Аль-Аджми 2 и Назифе Оздес Коджа 3 Факультет физики, Колледж науки, Университет Султана Кабуса, а/я 36, Аль-Худ 123, Маскат, Султанат Оман, стр. 18. 5.7 Двойственный многогранник многограннику (0, 1, 1, 0)F 4 = W(F 4 )(ω 2 +ω 3 )
- ХСМ Коксетер :
- Калейдоскопы: Избранные сочинения HSM Коксетера , под редакцией Ф. Артура Шерка, Питера Макмаллена, Энтони К. Томпсона, Азии Ивик Вайс, Wiley-Interscience Publication, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [1]
- (Документ 22) HSM Коксетер, Правильные и полуправильные многогранники I , [Math. Зейт. 46 (1940) 380-407, МР 2,10]
- (Документ 23) HSM Коксетер, Правильные и полуправильные многогранники II , [Math. Зейт. 188 (1985) 559-591]
- (Документ 24) HSM Коксетер, Правильные и полуправильные многогранники III , [Math. Зейт. 200 (1988) 3-45]
- Калейдоскопы: Избранные сочинения HSM Коксетера , под редакцией Ф. Артура Шерка, Питера Макмаллена, Энтони К. Томпсона, Азии Ивик Вайс, Wiley-Interscience Publication, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [1]
- Нормана Джонсона Равномерные многогранники , Рукопись (1991)
- Н. В. Джонсон: Теория однородных многогранников и сот , доктор философии. (1966)
- Клитцинг, Ричард. «4D однородные многогранники (полихора)» . x3x4o3o=x3x3x4o - тико, o3x4x3o - продолжение
- 3. Выпуклая равномерная полихора на основе икоситетрахорона (24-клеточного) – Модель 24, 27 , Георгий Ольшевский.