Ранцинированный 5-клеточный
5-клеточный | Ранцинированный 5-клеточный |
Ранцитусеченный 5-клеточный | Всеусеченный 5-клеточный (Runcicantiусеченный 5-клеточный) |
Ортогональные проекции в A 4 плоскости Кокстера |
---|
В четырехмерной геометрии усеченный 5-клеточный — это выпуклый однородный 4-клеточный многогранник , представляющий собой усечение (усечение 3-го порядка, вплоть до граничной плоскости ) правильного 5-клеточного .
Существует 3 уникальные степени укорочения 5-клетки, в том числе с перестановками, усечениями и кантелляциями.
Ранцинированный 5-клеточный
[ редактировать ]Ранцинированный 5-клеточный | ||
Диаграмма Шлегеля , на которой видна половина тетраэдрических ячеек. | ||
Тип | Равномерный 4-многогранник | |
Символ Шлефли | т 0,3 {3,3,3} | |
Диаграмма Кокстера | ||
Клетки | 30 | 10 ( 3.3.3 ) 20 ( 3.4.4 ) |
Лица | 70 | 40 {3} 30 {4} |
Края | 60 | |
Вершины | 20 | |
Вершинная фигура | (Вытянутая равносторонне-треугольная антипризма) | |
Группа симметрии | Aut (A 4 ), [[3,3,3]], order 240 | |
Характеристики | выпуклый , изогональный изотоксальный | |
Единый индекс | 4 5 6 |
Усеченный 5-клеточный или малый призматодекахорон строится путем расширения ячеек радиально 5 -клетки и заполнения промежутков треугольными призмами (которые являются гранями призм и реберными фигурами) и тетраэдрами (ячейками двойной 5-клетки). Он состоит из 10 тетраэдров и 20 треугольных призм. 10 тетраэдров соответствуют ячейкам 5-клетки и ее двойника.
Топологически при его высшей симметрии [[3,3,3]] существует только одна геометрическая форма, содержащая 10 тетраэдров и 20 однородных треугольных призм. Прямоугольники всегда являются квадратами, потому что две пары ребер соответствуют ребрам двух наборов по 5 правильных тетраэдров, каждый в двойной ориентации, которые уравниваются при расширенной симметрии.
Э. Л. Эльте идентифицировал его в 1912 г. как полуправильный многогранник.
Альтернативные названия
[ редактировать ]- Ранцинированный 5-клеточный ( Норман Джонсон )
- Ранцинированный пентахорон
- Ранцинированный 4-симплекс
- Расширенный 5-клеточный/4-симплекс/пентахорон
- Маленький призматодекашорон (аббревиатура: Spid) (Джонатан Бауэрс)
Структура
[ редактировать ]Две из десяти тетраэдрических ячеек встречаются в каждой вершине. Между ними лежат треугольные призмы, соединенные с ними треугольными гранями и друг с другом квадратными гранями. Каждая треугольная призма соединяется с соседними треугольными призмами в антиориентации (т. е. если ребра A и B на общей квадратной грани соединены с треугольными гранями одной призмы, то к треугольным граням присоединяются два других ребра). другой призмы); таким образом, каждая пара соседних призм, если повернуть их в одну и ту же гиперплоскость , образует гиробифастигий .
Конфигурация
[ редактировать ]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. [1]
ж к | ж 0 | ж 1 | ff2 | f 3 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ж 0 | 20 | 3 | 3 | 3 | 6 | 3 | 1 | 3 | 3 | 1 | |
ж 1 | 2 | 30 | * | 2 | 2 | 0 | 1 | 2 | 1 | 0 | |
2 | * | 30 | 0 | 2 | 2 | 0 | 1 | 2 | 1 | ||
ff2 | 3 | 3 | 0 | 20 | * | * | 1 | 1 | 0 | 0 | |
4 | 2 | 2 | * | 30 | * | 0 | 1 | 1 | 0 | ||
3 | 0 | 3 | * | * | 20 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
f 3 | 4 | 6 | 0 | 4 | 0 | 0 | 5 | * | * | * | |
6 | 6 | 3 | 2 | 3 | 0 | * | 10 | * | * | ||
6 | 3 | 6 | 0 | 3 | 2 | * | * | 10 | * | ||
4 | 0 | 6 | 0 | 0 | 4 | * | * | * | 5 |
Диссекция
[ редактировать ]Укороченную 5-клетку можно рассечь центральным кубооктаэдром на два тетраэдрических купола . Это рассечение аналогично трехмерному кубооктаэдру , который рассекается центральным шестиугольником на два треугольных купола .
Изображения
[ редактировать ]К Самолет Коксетера | A 4 | AА3 | AА2 |
---|---|---|---|
График | |||
Двугранная симметрия | [[5]] = [10] | [4] | [[3]] = [6] |
Вид изнутри трехсферной проекции диаграммы Шлегеля с 10 тетраэдрическими ячейками. | Сеть |
Координаты
[ редактировать ]Декартовы координаты вершин усеченной 5-ячейки с центром в начале координат и длиной ребра 2:
Альтернативный, более простой набор координат можно создать в 5-мерном пространстве как 20 перестановок:
- (0,1,1,1,2)
Эта конструкция существует как одна из 32 ортантных граней укороченного 5-ортоплекса .
Вторая конструкция в 5-мерном пространстве из центра выпрямленного 5-ортоплекса задается координатными перестановками:
- (1,-1,0,0,0)
Корневые векторы
[ редактировать ]Его 20 вершин представляют корневые векторы простой группы Ли A 4 . Это также вершинная фигура пятиячеечной соты в четырехмерном пространстве.
Сечения
[ редактировать ]Максимальное сечение рассеченной 5-клетки с 3-мерной гиперплоскостью представляет собой кубооктаэдр . Это поперечное сечение делит сморщенную 5-клетку на два тетраэдрических гиперкупола, состоящих из 5 тетраэдров и 10 треугольных призм каждый.
Прогнозы
[ редактировать ]с тетраэдра, Орфографическая проекция усеченной 5-ячейки в трехмерное пространство, начиная имеет кубооктаэдрическую оболочку. Структура этой проекции следующая:
- Кубооктаэдрическая оболочка внутренне разделена следующим образом:
- Четыре уплощенных тетраэдра соединяют четыре треугольные грани кубооктаэдра с центральным тетраэдром. Это изображения пяти тетраэдрических ячеек.
- Шесть квадратных граней кубооктаэдра соединены с краями центрального тетраэдра через искаженные треугольные призмы. Это изображения шести ячеек треугольной призмы.
- Остальные 4 треугольные грани соединены с центральным тетраэдром посредством 4 треугольных призм (искаженных проекцией). Это изображения еще четырех ячеек треугольной призмы.
- Это составляет половину усеченной пятиклеточной структуры (5 тетраэдров и 10 треугольных призм), которую можно рассматривать как «северное полушарие».
- Другая половина, «южное полушарие», соответствует изоморфному разделению кубооктаэдра в двойной ориентации, в котором центральный тетраэдр двойственен тетраэдру в первой половине. Треугольные грани кубооктаэдра соединяют треугольные призмы в одном полушарии со сплюснутыми тетраэдрами в другом полушарии, и наоборот. Таким образом, южное полушарие содержит еще 5 тетраэдров и еще 10 треугольных призм, всего 10 тетраэдров и 20 треугольных призм.
Связанный косой многогранник
[ редактировать ]Правильный косой многогранник {4,6|3} существует в 4-мерном пространстве с 6 квадратами вокруг каждой вершины в зигзагообразной неплоской вершинной фигуре. Эти квадратные грани можно увидеть на 5-ячеечной структуре, использующей все 60 ребер и 20 вершин. 40 треугольных граней сморщенной 5-клеточной клетки можно рассматривать как удаленные. Двойственный правильный косой многогранник {6,4|3} аналогичным образом связан с шестиугольными гранями усеченного 5-ячейки .
Ранцитусеченный 5-клеточный
[ редактировать ]Ранцитусеченный 5-клеточный | ||
Диаграмма Шлегеля с показаны кубооктаэдрические клетки | ||
Тип | Равномерный 4-многогранник | |
Символ Шлефли | т 0,1,3 {3,3,3} | |
Диаграмма Кокстера | ||
Клетки | 30 | 5 (3.6.6) 10 (4.4.6) 10 (3.4.4) 5 (3.4.3.4) |
Лица | 120 | 40 {3} 60 {4} 20 {6} |
Края | 150 | |
Вершины | 60 | |
Вершинная фигура | (Прямоугольная пирамида) | |
Группа Коксетера | A 4 , [3,3,3], порядок 120 | |
Характеристики | выпуклый , изогональный | |
Единый индекс | 7 8 9 |
Пятиклеточный укороченный . или призматоромбатированный пентахорон состоит из 60 вершин, 150 ребер, 120 граней и 30 ячеек Ячейки: 5 усеченных тетраэдров , 10 шестиугольных призм , 10 треугольных призм и 5 кубооктаэдров . Каждая вершина окружена пятью ячейками: одним усеченным тетраэдром, двумя шестиугольными призмами, одной треугольной призмой и одним кубооктаэдром; вершинная фигура представляет собой прямоугольную пирамиду.
Альтернативные названия
[ редактировать ]- Ранцитусеченный пентахорон
- Runcitусеченный 4-симплекс
- Дипризматодиспентахорон
- Призматоромбатированный пентахорон (аббревиатура: прип) (Джонатан Бауэрс)
Конфигурация
[ редактировать ]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. [2]
ж к | ж 0 | ж 1 | ff2 | f 3 | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ж 0 | 60 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | |
ж 1 | 2 | 30 | * | * | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 1 | 0 | |
2 | * | 60 | * | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
2 | * | * | 60 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
ff2 | 6 | 3 | 3 | 0 | 20 | * | * | * | * | 1 | 1 | 0 | 0 | |
4 | 2 | 0 | 2 | * | 30 | * | * | * | 0 | 1 | 1 | 0 | ||
3 | 0 | 3 | 0 | * | * | 20 | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
4 | 0 | 2 | 2 | * | * | * | 30 | * | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
3 | 0 | 0 | 3 | * | * | * | * | 20 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
f 3 | 12 | 6 | 12 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 0 | 5 | * | * | * | |
12 | 6 | 6 | 6 | 2 | 3 | 0 | 3 | 0 | * | 10 | * | * | ||
6 | 3 | 0 | 6 | 0 | 3 | 0 | 0 | 2 | * | * | 10 | * | ||
12 | 0 | 12 | 12 | 0 | 0 | 4 | 6 | 4 | * | * | * | 5 |
Изображения
[ редактировать ]К Самолет Коксетера | A 4 | AА3 | AА2 |
---|---|---|---|
График | |||
Двугранная симметрия | [5] | [4] | [3] |
Диаграмма Шлегеля с 40 синими треугольными гранями и 60 зелеными четырехугольными гранями. | Центральная часть диаграммы Шлегеля. |
Координаты
[ редактировать ]Декартовы координаты усеченной 5-ячейки с центром в начале координат и длиной ребра 2:
Координаты |
---|
Вершины проще построить на гиперплоскости в 5-мерном пространстве как перестановки :
- (0,1,1,2,3)
Эта конструкция взята из положительной ортантной грани укороченного 5-ортоплекса .
Всеусеченный 5-клеточный
[ редактировать ]Всеусеченный 5-клеточный | ||
Диаграмма Шлегеля с половиной усеченных октаэдрических ячеек. | ||
Тип | Равномерный 4-многогранник | |
Символ Шлефли | т 0,1,2,3 {3,3,3} | |
Диаграмма Кокстера | ||
Клетки | 30 | 10 (4.6.6) 20 (4.4.6) |
Лица | 150 | 90{4} 60{6} |
Края | 240 | |
Вершины | 120 | |
Вершинная фигура | Филлический дисфеноид | |
Группа Коксетера | Aut (A 4 ), [[3,3,3]], order 240 | |
Характеристики | выпуклый , изогональный , зонотоп | |
Единый индекс | 8 9 10 |
Всеусеченный пятиклеточный или большой призматодекахорон состоит из 120 вершин, 240 ребер, 150 граней (90 квадратов и 60 шестиугольников ) и 30 ячеек. Ячейки: 10 усеченных октаэдров и 20 шестиугольных призм . Каждая вершина окружена четырьмя ячейками: двумя усеченными октаэдрами и двумя шестиугольными призмами, расположенными в виде двух филлических дисфеноидальных вершинных фигур .
Коксетер называет этот многогранник Хинтона в честь Ч. Х. Хинтона , который описал его в своей книге «Четвертое измерение» в 1906 году. Он образует однородные соты , которые Коксетер называет «сотами Хинтона» . [3]
Альтернативные названия
[ редактировать ]- Всеусеченный 5-клеточный
- Всеусеченный пентахорон
- Всеусеченный 4-симплекс
- Большой призматодекахорон (аббревиатура: гиппид) (Джонатан Бауэрс)
- Многогранник Хинтона ( Коксетера )
Конфигурация
[ редактировать ]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. [4]
ж к | ж 0 | ж 1 | ff2 | f 3 | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ж 0 | 120 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
ж 1 | 2 | 60 | * | * | * | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
2 | * | 60 | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
2 | * | * | 60 | * | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
2 | * | * | * | 60 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
ff2 | 6 | 3 | 3 | 0 | 0 | 20 | * | * | * | * | * | 1 | 1 | 0 | 0 | |
4 | 2 | 0 | 2 | 0 | * | 30 | * | * | * | * | 1 | 0 | 1 | 0 | ||
4 | 2 | 0 | 0 | 2 | * | * | 30 | * | * | * | 0 | 1 | 1 | 0 | ||
6 | 0 | 3 | 3 | 0 | * | * | * | 20 | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
4 | 0 | 2 | 0 | 2 | * | * | * | * | 30 | * | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
6 | 0 | 0 | 3 | 3 | * | * | * | * | * | 20 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
f 3 | 24 | 12 | 12 | 12 | 0 | 4 | 6 | 0 | 4 | 0 | 0 | 5 | * | * | * | |
12 | 6 | 6 | 0 | 6 | 2 | 0 | 3 | 0 | 3 | 0 | * | 10 | * | * | ||
12 | 6 | 0 | 6 | 6 | 0 | 3 | 3 | 0 | 0 | 2 | * | * | 10 | * | ||
24 | 0 | 12 | 12 | 12 | 0 | 0 | 0 | 4 | 6 | 4 | * | * | * | 5 |
Изображения
[ редактировать ]К Самолет Коксетера | A 4 | AА3 | AА2 |
---|---|---|---|
График | |||
Двугранная симметрия | [[5]] = [10] | [4] | [[3]] = [6] |
Всеусеченный 5-клеточный | Двойной или всеусеченный 5-элементный |
Перспективные прогнозы
[ редактировать ]Перспективная диаграмма Шлегеля В центре усеченного октаэдра | Стереографическая проекция |
Пермутоэдр
[ редактировать ]Подобно тому, как усеченный октаэдр является пермутоэдром 4-го порядка, омниусеченная 5-ячеечная структура является пермутоэдром 5-го порядка. [5] Всеусеченная 5-ячейка представляет собой зонотоп , сумму Минковского пяти отрезков, параллельных пяти линиям, проходящим через начало координат и пять вершин 5-клетки.
Мозаика
[ редактировать ]Всеусеченные соты из 5 ячеек могут замощить 4-мерное пространство с помощью трансляционных копий этой ячейки, каждая из которых имеет по 3 гиперячейки вокруг каждой грани. этой соты Диаграмма Кокстера : . [6] В отличие от аналогичных сот в трех измерениях, усеченных кубических сот , которые имеют три различные конструкции группы Кокстера- Витхоффа , эти соты имеют только одну такую конструкцию. [3]
Симметрия
[ редактировать ]Всеусеченная 5-ячейка имеет расширенную пентахорную симметрию, [[3,3,3]], порядок 240. Вершинная фигура всеусеченной 5-ячейки представляет собой тетраэдр Гурса группы [3,3,3] Коксетера . Расширенная симметрия возникает в результате 2-кратного поворота ветви среднего порядка 3 и более явно представляется как [2 + [3,3,3]].
Координаты
[ редактировать ]Декартовы координаты вершин всеусеченной 5-ячейки с центром в начале координат и длиной ребра 2:
Эти вершины проще получить в 5-мерном пространстве как 120 перестановок (0,1,2,3,4).Эта конструкция взята из положительной ортантной грани ранцикантиусеченного 5-ортоплекса , t 0,1,2,3 {3,3,3,4}, .
Связанные многогранники
[ редактировать ]Неоднородные варианты с симметрией [3,3,3] и двумя типами усеченных октаэдров можно удвоить, поместив два типа усеченных октаэдров друг на друга, чтобы получить неоднородный полихорон с 10 усеченными октаэдрами , двумя типами по 40 шестиугольных призм (20 дитригональных призм и 20 дитригональных трапеций), два вида из 90 прямоугольных трапеций (30 с симметрией D 2d и 60 с симметрией C 2v ) и 240 вершин. Ее вершинная фигура представляет собой неправильную треугольную бипирамиду .
Этот полихорон затем можно чередовать, чтобы получить другой неоднородный полихорон с 10 , двумя типами 40 октаэдров (20 с симметрией S6 икосаэдрами и 20 с D3 симметрией ), тремя видами 210 тетраэдров (30 тетрагональных дисфеноидов, 60 филлических дисфеноидов и 120 неправильные тетраэдры) и 120 вершин. Он имеет симметрию [[3,3,3] + ], порядок 120.
Полный курносый 5-клеточный
[ редактировать ]Полная курносая 5-ячеечная или омнискурносая 5-ячеечная , определяемая как чередование всеусеченных 5-ячеечных элементов, не может быть сделана однородной, но ее можно представить диаграммой Коксетера. и симметрия [[3,3,3]] + , порядка 120 и построен из 90 ячеек: 10 икосаэдров , 20 октаэдров и 60 тетраэдров , заполняющих пробелы в удаленных вершинах. Он имеет 300 граней (треугольников), 270 ребер и 60 вершин.
Топологически, при максимальной симметрии, [[3,3,3]] + икосаэдров имеют симметрию T (хиральный тетраэдр), 20 октаэдров имеют симметрию D3 10 , а 60 тетраэдров имеют C2 симметрию . [7]
Связанные многогранники
[ редактировать ]Эти многогранники являются частью семейства из 9 однородных 4-многогранников, [3,3,3] построенных из группы Коксетера .
Имя | 5-клеточный | усеченный 5-клеточный | выпрямленный 5-клеточный | кантеллированный 5-клеточный | усеченный 5-ячеечный | кантитусеченный 5-клеточный | сморщенный 5-клеточный | укороченный 5-клеточный | всеусеченный 5-клеточный |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Шлефли символ | {3,3,3} 3р{3,3,3} | т{3,3,3} 2т{3,3,3} | г {3,3,3} 2р{3,3,3} | рр{3,3,3} г2р{3,3,3} | 2т{3,3,3} | тр{3,3,3} т2р{3,3,3} | т 0,3 {3,3,3} | т 0,1,3 {3,3,3} т 0,2,3 {3,3,3} | т 0,1,2,3 {3,3,3} |
Коксетер диаграмма | |||||||||
Шлегель диаграмма | |||||||||
A 4 Самолет Коксетера График | |||||||||
Самолет 3 Кокстера График | |||||||||
Самолет 2 Кокстера График |
Примечания
[ редактировать ]- ^ Клитцинг, Ричард. «x3o3o3x — спид» .
- ^ Клитцинг, Ричард. «х3х3о3х — прип» .
- ^ Jump up to: а б Красота геометрии: двенадцать эссе (1999), Dover Publications, LCCN 99-35678 , ISBN 0-486-40919-8 (Классификация Зоноэдры, стр. 73)
- ^ Клитцинг, Ричард. «x3x3x3x — гиппид» .
- ^ Пермутаэдр 5-го порядка
- ^ Георгий Ольшевский, Uniform Panoploid Tetracombs , рукопись (2006): Мозаика указана как [140 из 143] Великопризматодекахорные тетракомбы (всеусеченные пентахорные 4d соты)
- ^ «С3с3с3с» .
Ссылки
[ редактировать ]- ХСМ Коксетер :
- HSM Coxeter, Правильные многогранники , 3-е издание, Дувр, Нью-Йорк, 1973 г.
- 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]
- Нормана Джонсона Равномерные многогранники , Рукопись (1991)
- Н. В. Джонсон: Теория однородных многогранников и сот , доктор философии.
- 1. Выпуклая равномерная полихора на основе пентахорона – Модель 5, 8 и 9 , Георгий Ольшевский.
- Клитцинг, Ричард. «4D однородные многогранники (полихора)» . о3х3х3о - спид, х3х3о3х - прип, х3х3х3х - гиппид