16 ячеек - 16-cell

редактировать
Обычный гексадекахорон. (16 ячеек). (4-ортоплекс)
Каркас Schlegel 16-cell.png Диаграмма Шлегеля. (вершины и ребра)
ТипВыпуклый правильный 4-многогранник. 4-ортоплекс. 4-полукруг
символ Шлефли {3,3,4}
Диаграмма Кокстера Узел CDel 1.png CDel 3.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 4.png CDel node.png
Ячейки 16 {3,3} 3-симплексный t0.svg
Грани 32 {3} 2-симплексный t0.svg
Ребра 24
Вершины 8
Вершина 16-элементный verf.png . Октаэдр
многоугольник Петри восьмиугольник
группа Кокстера B4, [3,3,4], порядок 384. D4, порядок 192
Двойной Тессеракт
Свойствавыпуклый, изогональный, изотоксальный, изоэдральный, квазирегулярный
Равномерный индекс 12
Net

In четырехмерный geometry, 16-элементный - это правильный выпуклый 4-многогранник. Это один из шести правильных выпуклых 4-многогранников, впервые описанных швейцарским математиком Людвигом Шлефли в середине XIX века. Он также называется C16, гексадекахорон или гексадекаэдроид .

. Он является частью бесконечного семейства многогранников, называемых кросс-политопами или ортоплексами, и аналогичен октаэдр в трех измерениях. Это многогранник Кокстера β 4 {\ displaystyle \ beta _ {4}}\ beta _ {4 } . Конвей назвал кросс-политоп ортоплексом, для комплекса ортант. Двойной многогранник - это тессеракт (4- куб ), с которым его можно объединить, чтобы сформировать составную фигуру. В 16-ячейке 16 ячеек, так как у тессеракта 16 вершин.

Содержание
  • 1 Геометрия
    • 1.1 Как конфигурация
  • 2 Изображения
    • 2.1 Ортогональные проекции
  • 3 Тесселяции
  • 4 Спираль Бурдейка – Кокстера
  • 5 Проекции
  • 6 4 сфера Диаграмма Венна
  • 7 Построения симметрии
  • 8 Связанные сложные многоугольники
  • 9 Связанные однородные многогранники и соты
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Внешние ссылки
Геометрия

Он ограничен 16 ячейками, все из которых являются правильными тетраэдрами. Он имеет 32 треугольника грани, 24 ребра и 8 вершин. 24 ребра ограничивают 6 квадратов, лежащих в 6 координатных плоскостях.

Восемь вершин 16-ячеек: (± 1, 0, 0, 0), (0, ± 1, 0, 0), (0, 0, ± 1, 0), (0, 0, 0, ± 1). Все вершины соединены ребрами, кроме противоположных пар.

символ Шлефли 16-ячеек - {3,3,4}. Его фигура вершины представляет собой правильный октаэдр. В каждой вершине пересекаются 8 тетраэдров, 12 треугольников и 6 ребер. Его фигура края представляет собой квадрат. На каждом ребре пересекаются 4 тетраэдра и 4 треугольника.

16-ячеечная ячейка может быть разложена на две одинаковые непересекающиеся круговые цепочки по восемь тетраэдров в каждой, четыре ребра в длину. Каждая цепочка в прямом растяжении образует спираль Бордейка – Кокстера. Это разложение можно увидеть в конструкции 4-4 дуоантипризмы из 16 ячеек: CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png или CDel node.png CDel 4.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 4.png CDel node.png , символ Шлефли {2} ⨂ {2} или s {2} s { 2}, симметрия 4,2,4, порядок 64.

16-ячейка может быть разделена на две октаэдрические пирамиды, которые имеют новое основание октаэдра через 16-ти клеточный центр.

В качестве конфигурации

Эта матрица конфигурации представляет собой 16-ячеечную матрицу. Строки и столбцы соответствуют вершинам, ребрам, граням и ячейкам. Диагональные числа говорят, сколько элементов каждого элемента встречается во всей 16 ячейке. Недиагональные числа говорят, сколько элементов столбца находится в элементе строки или рядом с ним.

[8 6 12 8 2 24 4 4 3 3 32 2 4 6 4 16] {\ displaystyle {\ begin {bmatrix} {\ begin {matrix} 8 6 12 8 \\ 2 24 4 4 \\ 3 3 32 2 \\ 4 6 4 16 \ end {матрица }} \ end {bmatrix}}}{\ displaystyle {\ begin {bmatrix} {\ begin {matrix} 8 6 12 8 \\ 2 24 4 4 \\ 3 3 32 2 \\ 4 6 4 16 \ end {matrix}} \ end {bmatrix }}}

Изображения
Стереографический многогранник 16cell.png . Стереографическая проекция 16-cell.gif . 3D-проекция 16-ячеек, выполняющая простое вращение.16-cell-orig.gif . Исходная 3D-проекция 16-ячеек.
16-элементный nets.png . 16-ячейка имеет две конструкции Wythoff, регулярную форму и чередующуюся форму, показанные здесь как сети, причем вторая представлена ​​попеременно двумя цветами тетраэдрических ячеек.

Ортогональные проекции

ортогональные проекции
Плоскость Кокстера B4B3/ D 4 / A 2B2/ D 3
График4-cube t3.svg 4-demicube t0 D4.svg 4-куб t3 B2.svg
Двугранная симметрия [8][6][4]
Плоскость КокстераF4A3
График4-куб t3 F4.svg 4-cube t3 A3.svg
Двугранная симметрия[12/3][4 ]
Тесселяция

Можно разбить тесселяцию 4-мерным евклидовым пространством регулярными 16 ячейками. Это называется 16-ячеечной сотой и имеет символ Шлефли {3,3,4,3}. Следовательно, 16-элементная ячейка имеет двугранный угол , равный 120 °. Каждая 16-ячейка имеет 16 соседей, с которыми она имеет общий тетраэдр, 24 соседа, с которыми она имеет только одно ребро, и 72 соседа, с которыми она имеет общую только одну точку. Двадцать четыре 16-ячейки пересекаются в любой заданной вершине этой мозаики.

Двойная тесселяция, 24-ячеечные соты, {3,4,3,3}, состоит из обычных 24-ячеек. Вместе с тессерактическими сотами {4,3,3,4} это единственные три регулярных мозаики из R.

спирали Бурдейка – Кокстера

A 16- Ячейка может быть построена из двух спиралей Бордейка – Кокстера восьми связанных тетраэдров, каждая из которых свернута в четырехмерное кольцо. 16 треугольных граней можно увидеть в двумерной сети внутри треугольной мозаики , с 6 треугольниками вокруг каждой вершины. Фиолетовые края представляют собой многоугольник Петри из 16 ячеек.

16-элементный 8-кольцевой net4.png
Проекции
Конверты проекции 16-ячеечной. (Каждая ячейка нарисована гранями разного цвета, перевернутые ячейки не нарисованы)

Параллельная проекция 16-ячеек в 3-мерном пространстве первая ячейка имеет кубический конверт. Ближайшие и самые дальние ячейки проецируются на вписанные тетраэдры внутри куба, что соответствует двум возможным способам вписать правильный тетраэдр в куб. Каждый из этих тетраэдров окружают 4 других (нерегулярных) тетраэдрических объема, которые являются образами 4 окружающих тетраэдрических ячеек, заполняя пространство между вписанным тетраэдром и кубом. Остальные 6 ячеек проецируются на квадратные грани куба. В этой проекции 16-ячейки все ее края лежат на гранях кубической оболочки.

Перспективная проекция 16-ячеек в трехмерном пространстве «первая ячейка» имеет тетраэдрическую огибающую треугольника. Расположение ячеек в этой оболочке аналогично расположению параллельной проекции ячейки первая.

Параллельная проекция 16-ячеек в 3-пространство с первой вершиной имеет октаэдрическую огибающую. Этот октаэдр можно разделить на 8 тетраэдрических объемов, разрезав его по координатным плоскостям. Каждый из этих объемов представляет собой изображение пары ячеек в 16 ячейке. Ближайшая к зрителю вершина 16-ячейки проецируется на центр октаэдра.

Наконец, параллельная проекция, обращенная к краю, имеет укороченную октаэдрическую огибающую, а параллельная проекция, обращенная сначала лицом, имеет гексагональную бипирамидальную оболочку.

4 сферы Диаграмма Венна

Обычная проекция 16-ячеечной Стереографический многогранник 16cell.png и 4 пересекающихся сфер (диаграмма Венна из 4 наборов) топологически образуют тот же объект в 3D-пространстве:

Venn 1000 0000 0000 0000.png Venn 0110 1000 1000 0000.png .

Venn 0100 0000 0000 0000.png Venn 0010 0000 0000 0000.png Venn 0000 1000 0000 0000.png Venn 0000 0000 1000 0000.png

Venn 0001 0110 0110 1000.png .

Venn 0001 0000 0000 0000.png Venn 0000 0100 0000 0000.png Venn 0000 0010 0000 0000.png Venn 0000 0000 0100 0000.png Venn 0000 0000 0010 0000.png Venn 0000 0000 0000 1000.png

Венн 0000 0001 0001 0110.png .

Venn 0000 0001 0000 0000.png Venn 0000 0000 0001 0000.png Венн 0000 0000 0000 0100.png Venn 0000 0000 0000 0010.png

Venn 0000 0000 0000 0001.png
Конструкции симметрии

Существует форма более низкой симметрии 16-ячеек, которая называется demitesseract или 4-demicube, член семейства полугиперкуба, представленный диаграммами Кокстера CDel node h1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png или Узлы CDel 1 0ru.png CDel split2.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png h {4,3,3} и . Его можно нарисовать двухцветным с чередующимися тетраэдрическими ячейками.

Его также можно увидеть в форме с более низкой симметрией как тетраэдрическая антипризма, построенная из двух параллельных тетраэдров в двойных конфигурациях, соединенных 8 (возможно, удлиненными) тетраэдрами. Он представлен s {2,4,3} и диаграммой Кокстера: CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png .

Его также можно рассматривать как пренебрежительный 4- ортотоп, представленный s {2}, и диаграммой Кокстера: CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png или CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel split1-22.png Узлы CDel hh.png .

С тессерактом, построенным как дуопризма 4-4 , 16-ячеечная может рассматриваться как двойная, дуопирамида 4-4 .

ИмяДиаграмма Кокстера Символ Шлефли Нотация Кокстера ПорядокВершинная фигура
Обычная 16-ячеечнаяУзел CDel 1.png CDel 3.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 4.png CDel node.png {3,3,4}[ 3,3,4]384Узел CDel 1.png CDel 3.png CDel node.png CDel 4.png CDel node.png
Demitesseract. Quasiregular 16-cellУзлы CDel 1 0ru.png CDel split2.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png = CDel node h1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png . Узел CDel 1.png CDel 3.png CDel node.png CDel split1.png CDel nodes.png = Узел CDel 1.png CDel 3.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 4.png CDel node h0.png h {4,3,3}. {3,3}[3] = [1,4,3,3]192CDel node.png CDel 3.png Узел CDel 1.png CDel 3.png CDel node.png
Чередование 4-4 дуопризма CDel label2.png Ветвь CDel hh.png CDel 4a4b.png CDel nodes.png 2s {4,2,4}[[[4,2,4 Превосходно] ]64
Тетраэдрическая антипризмаCDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png с {2,4,3}[2,4,3]48
Переменная квадратная призматическая призмаCDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 4.png CDel node.png sr {2,2,4}[(2,2),4 убедительно16
Snub 4 - ортотоп CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png = CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel split1-22.png Узлы CDel hh.png s {2}[2,2,2] = [2]8CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png CDel 2x.png CDel node h.png
4-fusil
CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png {3,3,4}[ 3,3,4]384CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png
CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 2x.png CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png {4} + {4} или 2 {4}[[4,2,4]] = [8,2,8 ]128CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 2x.png CDel node f1.png
CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png CDel 2x.png CDel node f1.png {3,4} + {}[4,3,2]96CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 3.png CDel node.png . CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 2x.png CDel node f1.png
CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 2x.png CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png {4} +2 {}[4,2,2 ]32CDel node f1.png CDel 4.png CDel node.png CDel 2x.png CDel node f1.png . CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png
CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png {} + {} + {} + {} или 4 {}[2,2,2 impression16CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png CDel 2x.png CDel node f1.png
Связанные сложные многоугольники

Многоугольник Мебиуса – Кантора - это правильный комплексный многоугольник 3{3} 3, CDel 3node 1.png CDel 3.png CDel 3node.png в C 2 {\ displaystyle \ mathbb {C} ^ {2}}\ mathbb {C} ^ 2 имеет те же вершины, что и 16-ячейка. У него 8 вершин и 8 3-ребер.

Правильный комплексный многоугольник, 2 {4} 4, Узел CDel 1.png CDel 4.png CDel 4node.png , в C 2 {\ displaystyle \ mathbb {C} ^ {2}}\ mathbb {C} ^ 2 имеет реальное представление как 16-ячейка в 4-мерном пространстве с 8 вершинами, 16 2-ребрами, только половиной ребер 16-ячейки. Его симметрия: 4 [4] 2, порядок 32.

Ортографические проекции из 2 {4} 4 многоугольник
Сложный многоугольник 2-4-4.png . В B 4плоскости Кокстера, 2{4} 4 имеет 8 вершин и 16 2-ребер, показанных здесь с 4 наборами цветов.Сложный многоугольник 2-4-4 двудольный graph.png . 8 вершин сгруппированы в 2 набора (показаны красным и синим), каждый из которых соединен ребрами только с вершинами в другом наборе, что делает этот многоугольник полным двудольным графом, K 4, 4.
Связанные однородные многогранники и соты

Обычные 16-ячейковые вместе с тессерактом существуют в наборе из 15 однородных 4-многогранников с одинаковой симметрией. Он также является частью однородных многогранников симметрии D 4.

Этот 4-многогранник также связан с кубическими сотами, додекаэдром четвертого порядка. соты и гексагональные мозаичные соты четвертого порядка, которые все имеют восьмигранные фигуры вершин.

Это находится в последовательности до трех правильных 4-многогранников : 5-ячеечная {3,3,3}, 600-ячеечная {3,3,5} евклидова четырехмерного пространства и порядок. -6 тетраэдрических сот {3,3,6} гиперболического пространства. Все они имеют тетраэдрические ячейки.

Он является первым в последовательности квазирегулярных многогранников и сот h {4, p, q} и последовательности полусимметрии для регулярных форм {p, 3,4}.

См. Также
  • v
  • t
Фундаментальный выпуклый правильный и равномерный многогранник в измерениях 2–10
An Bn I2( p) / Dn E6 / E7 / E8 / F4 / G2 Hn
Треугольник Квадрат p-угольник Шестиугольник Пентагон
Тетраэдр ОктаэдрКуб Демикуб ДодекаэдрИкосаэдр
5-элементный 16-элементныйТессеракт Димитессеракт 24-элементный 120-элементный600 ячеек
5-симплекс 5-ортоплекс5-куб 5-полукуб
6-симплекс 6-ортоплекс6-куб 6-полукуб 122221
7-симплекс 7-ортоплекс7-куб 7-полукуб 132231321
8-симплекс 8-ортоплекс8-куб 8-полукуб 142241421
9-симплекс 9-ортоплекс9-куб 9-полукуб
10-симплекс 10-ортоплекс10-куб 10-полукуб
n-симплекс n-ортоплекс • n- куб n-полукуб 1k22k1k21 n-пятиугольный многогранник
Темы: Семейства многогранниковПравильный многогранникСписок правильных многогранников и соединений
Ссылки
  • Т. Госсет : О правильных и полурегулярных фигурах в пространстве n измерений, Вестник математики, Macmillan, 1900
  • H.S.M. Coxeter :
    • Coxeter, H.S.M. (1973). Правильные многогранники (3-е изд.). Нью-Йорк: Довер. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
    • Калейдоскопы: Избранные сочинения HSM Coxeter, под редакцией Ф. Артура Шерка, Питера МакМаллена, Энтони К. Томпсона, Асии Ивич Weiss, Wiley-Interscience Publication, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [1]
      • (Paper 22) HSM Coxeter, Правильные и полурегулярные многогранники I, [Math. Zeit. 46 (1940) 380-407, MR 2,10]
      • (Paper 23) HSM Coxeter, Regular and Semi-Regular Polytopes II, [Math. Zeit 188 (1985) 559-591]
      • (Paper 24) HSM Coxeter, Regular and Semi-Regular Polytopes III, [Math. Zeit. 200 (1988) 3-45]
  • Джон Х. Конвей, Хайди Берджел, Хаим Гудман-Страсс, Симметрии вещей 2008, ISBN 978-1-56881-220-5 (Глава 26. стр. 409 : Hemicubes: 1 n1)
  • Norman Johnson Uniform Polytopes, Manuscript (1991)
    • NW Johnson: Theory of Uniform Polytopes and Honeycombs, Ph.D. (1966)
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-07-15 06:28:23
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте