Obcięte 24 komórki
24-ogniwowy |
Obcięte 24-ogniwowe |
Bitruncated 24-komorowy |
|
Diagramy Schlegla wyśrodkowane na jednym [3,4] (komórki po przeciwnej stronie w [4,3]) |
W geometrii obcięta 24 komórka to jednolity 4-polytop (4-wymiarowy jednolity polytop ) utworzony jako obcięcie zwykłego 24-komórkowego .
Istnieją dwa stopnie obcięcia, w tym bitruncation .
Obcięte 24-ogniwowe
Diagram Schlegla |
||
---|---|---|
Obcięty 24-ogniwowy | ||
Typ | Jednolity 4-politop | |
symbole Schläfliego |
t {3,4,3} tr {3,3,4} = t {3 1,1,1 } = |
|
Diagram Coxetera |
|
|
Komórki | 48 | 24 4.6.6 24 4.4.4 |
Twarze | 240 |
144 {4} 96 {6} |
Krawędzie | 384 | |
Wierzchołki | 192 | |
figura wierzchołka |
równoboczna trójkątna piramida |
|
Grupa symetrii | F 4 [3,4,3], rozkaz 1152 | |
Podgrupa rotacji | [3,4,3] + , rząd 576 | |
Podgrupa komutatora | [3 + ,4,3 + ], rząd 288 | |
Nieruchomości | wypukły | |
Jednolity indeks | 23 24 25 |
Skrócony 24-komórkowy lub obcięty icositetrachoron jest jednolitym 4-wymiarowym politopem (lub jednolitym 4-polytopem ), który jest ograniczony przez 48 komórek : 24 sześciany i 24 ściętych ośmiościanów . Każdy wierzchołek łączy trzy ścięte ośmiościany i jeden sześcian, tworząc wierzchołek trójkąta równobocznego piramidy .
Budowa
Skrócone 24 komórki można zbudować z polytopów z trzema grupami symetrii:
- F 4 [3,4,3]: Obcięcie 24- komorowego .
- B 4 [3,3,4]: kantytruntacja 16-ogniw , z dwiema rodzinami ściętych komórek oktaedrycznych.
- D 4 [3 1,1,1 ]: Wielokrotność demitesseractu , z trzema rodzinami ściętych komórek ośmiościennych.
zespół Coxetera | = [3,4,3] | = [4,3,3] | = [3,3 1,1 ] |
---|---|---|---|
Symbol Schläfliego | t{3,4,3} | tr{3,3,4} | t{3 1,1,1 } |
Zamówienie | 1152 | 384 | 192 |
Pełna grupa symetrii |
[3,4,3] | [4,3,3] |
<[3,3 1,1 ]> = [4,3,3] [3[3 1,1,1 ]] = [3,4,3] |
Diagram Coxetera | |||
aspekty |
3: 1: |
2: 1: 1: |
1,1,1: 1: |
figura wierzchołka |
Zonotop
Jest to również zonotop : można go utworzyć jako sumę Minkowskiego sześciu odcinków linii łączących przeciwne pary spośród dwunastu permutacji wektora (+1, −1,0,0).
współrzędne kartezjańskie
Wszystkie współrzędne kartezjańskie wierzchołków obciętej 24-komórkowej komórki o długości krawędzi sqrt(2) są permutacjami współrzędnych i kombinacjami znaków:
- (0,1,2,3) [4!×2 3 = 192 wierzchołki]
Podwójna konfiguracja ma współrzędne we wszystkich permutacjach współrzędnych i znakach
- (1,1,1,5) [4×2 4 = 64 wierzchołków]
- (1,3,3,3) [4×2 4 = 64 wierzchołków]
- (2,2,2,4) [4×2 4 = 64 wierzchołków]
Struktura
24 komórki sześcienne są połączone kwadratowymi ścianami ze ściętymi ośmiościanami; a 24 ścięte ośmiościany są połączone ze sobą sześciokątnymi ścianami.
projekcje
Rzut równoległy obciętej 24-komórkowej komórki na trójwymiarową przestrzeń, zaczynając od ściętego ośmiościanu, ma następujący układ:
- Obwiednia projekcji jest ściętym ośmiościanem sześciennym .
- Dwa ze ściętych ośmiościanów wystają na ośmiościan ścięty leżący pośrodku koperty.
- Sześć prostopadłościanów łączy kwadratowe ściany tego centralnego ściętego ośmiościanu ze środkiem ośmiokątnych ścian wielkiego ośmiościanu rombu. To są obrazy 12 sześciennych komórek, para komórek do każdego obrazu.
- 12 kwadratowych ścian wielkiego ośmiościanu rombu to obrazy pozostałych 12 sześcianów.
- 6 ośmiokątnych ścian wielkiego ośmiościanu rombowego to obrazy 6 ośmiościanów ściętych.
- 8 (niejednolitych) ściętych ośmiościanów leżących między sześciokątnymi powierzchniami obwiedni projekcyjnej a środkowym ośmiościanem ściętym to obrazy pozostałych 16 ściętych ośmiościanów, po parze komórek na każdy obraz.
Obrazy
Samolot Coxetera | F 4 | |
---|---|---|
Wykres | ||
Symetria dwuścienna | [12] | |
Samolot Coxetera | B3 / A2 ( a ) | B3 / A2 ( b ) |
Wykres | ||
Symetria dwuścienna | [6] | [6] |
Samolot Coxetera | 4 _ | B2 / A3 _ |
Wykres | ||
Symetria dwuścienna | [8] | [4] |
Diagram Schlegla ( widoczne komórki sześcienne ) |
Diagram Schlegla 8 z 24 widocznymi ściętymi ośmiościennymi komórkami |
Rzut stereograficzny Wyśrodkowany na ściętym czworościanie |
Obcięte 24-ogniwowe |
Podwójny do obciętego 24-ogniwowego |
Powiązane polytopy
Wypukły kadłub ściętej 24-komorowej i jej podwójnej (zakładając, że są przystające) to niejednorodna polichoron złożona z 480 komórek: 48 sześcianów , 144 kwadratowych antygraniastosłupów , 288 czworościanów (jako tetragonalne dwusfenoidy) i 384 wierzchołków. Jego figura wierzchołka to trójkątna kopuła heksakisa .
Bitruncated 24-komorowy
Bitruncated 24-cell | ||
---|---|---|
Schlegel diagram , wyśrodkowany na ściętym sześcianie, z ukrytymi alternatywnymi komórkami |
||
Typ | Jednolity 4-politop | |
Symbol Schläfliego | 2t{3,4,3} | |
Diagram Coxetera | ||
Komórki | 48 ( 3.8.8 ) | |
Twarze | 336 |
192 {3} 144 {8} |
Krawędzie | 576 | |
Wierzchołki | 288 | |
Rysunek krawędzi | 3.8.8 | |
figura wierzchołka |
tetragonalny disfenoid |
|
podwójny politop | Dysfenoidalna 288-ogniwowa | |
Grupa symetrii | Aut (F 4 ), [[3,4,3]], rząd 2304 | |
Nieruchomości | wypukłe , izogonalne , izotoksalne , izochoryczne | |
Jednolity indeks | 26 27 28 |
Bitruncated 24-komórkowy plik . 48-komórkowy lub tetracontoctachoron to 4-wymiarowy jednolity politop (lub jednolity 4-polytop ) pochodzący z 24-komórkowego .
EL Elte zidentyfikował go w 1912 roku jako półregularny polytope.
Jest konstruowany przez bitruncating 24-cell (obcięcie w połowie głębokości, która dałaby podwójną 24 -cell).
Będąc jednolitym 4-polytopem, jest przechodni przez wierzchołki . Ponadto jest to komórka przechodnia , składająca się z 48 ściętych kostek , a także przechodnia krawędzi , z 3 komórkami ściętych kostek na krawędź oraz z jednym trójkątem i dwoma ośmiokątami wokół każdej krawędzi.
48 komórek 24-komórkowej bitruncated odpowiada 24 komórkom i 24 wierzchołkom 24-komórkowej. Jako takie F4 , centra 48 komórek tworzą system korzeniowy typu .
Jego figura wierzchołka to tetragonalny disfenoid , czworościan z 2 przeciwległymi krawędziami o długości 1 i wszystkimi 4 krawędziami bocznymi o długości √ (2 + √ 2).
Alternatywne nazwy
- Bitruncated 24-ogniwowy ( Norman W. Johnson )
- 48-komórkowy jako 4-polytop przechodni przez komórkę
- Bitruncated icositetrachoron
- Bitruncated wieloośmiościan
- Tetracontaoctachoron (kont.) (Jonathan Bowers)
Struktura
Ścięte sześciany są połączone ze sobą ośmiokątnymi ścianami w przeciwnej orientacji; I. e. dwa sąsiadujące ze sobą ścięte sześciany są obrócone względem siebie o 45 stopni, tak że żadne dwie trójkątne ściany nie mają wspólnej krawędzi.
Sekwencja ściętych kostek połączonych ze sobą przeciwległymi ośmiokątnymi ścianami tworzy cykl 8. Każdy ścięty sześcian należy do 3 takich cykli. Z drugiej strony sekwencja ściętych kostek połączonych ze sobą przeciwległymi trójkątnymi ścianami tworzy cykl 6. Każdy ścięty sześcian należy do 4 takich cykli.
Widziane w macierzy konfiguracji , pokazane są wszystkie zliczenia między elementami. Ukośne f-wektorów są uzyskiwane za pomocą konstrukcji Wythoffa , dzieląc pełny porządek grupowy rzędu podgrup poprzez usuwanie jednego lustra na raz. Krawędzie istnieją w 4 pozycjach symetrii. Kwadraty istnieją w 3 pozycjach, sześciokąty w 2 pozycjach, a ośmiokąty w jednej. Wreszcie 4 typy komórek istnieją skupione na 4 rogach podstawowego simpleksu.
F 4 | k -twarz | f k | F0 | f 1 | f 2 | fa 3 | k -figura | Notatki | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A 1 A 1 | ( ) | F0 | 288 | 2 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 2 | s{2,4} | F 4 / ZA 1 ZA 1 = 288 | |
{} | f 1 | 2 | 288 | * | 1 | 2 | 0 | 2 | 1 | { } v( ) | |||
2 | * | 288 | 0 | 2 | 1 | 1 | 2 | ||||||
2 A 1 _ | {3} | f 2 | 3 | 3 | 0 | 96 | * | * | 2 | 0 | {} | F 4 /A 2 ZA 1 = 1152/6/2 = 96 | |
B2 _ | t{4} | 8 | 4 | 4 | * | 144 | * | 1 | 1 | F 4 / B 2 = 1152/8 = 144 | |||
2 A 1 _ | {3} | 3 | 0 | 3 | * | * | 96 | 0 | 2 | F 4 /A 2 ZA 1 = 1152/6/2 = 96 | |||
B3 _ | t{4,3} | fa 3 | 24 | 24 | 12 | 8 | 6 | 0 | 24 | * | ( ) | F 4 / B 3 = 1152/48 = 24 | |
24 | 12 | 24 | 0 | 6 | 8 | * | 24 |
Współrzędne
Wszystkie współrzędne kartezjańskie 24-bitowej komórki o długości krawędzi 2 są permutacjami współrzędnych i znaku:
- (0, 2+√2, 2+√2, 2+2√2)
- (1, 1+√2, 1+√2, 3+2√2)
projekcje
Projekcja do 2 wymiarów
Samolot Coxetera | F 4 | 4 _ |
---|---|---|
Wykres | ||
Symetria dwuścienna | [[12]] = [24] | [8] |
Samolot Coxetera | B3 / A2 _ | B2 / A3 _ |
Wykres | ||
Symetria dwuścienna | [6] | [[4]] = [8] |
Projekcja do 3 wymiarów
Pisowniany | Perspektywiczny |
---|---|
Poniższa animacja przedstawia rzut ortograficzny 24-komórkowej bitruncated w 3 wymiarach. Sama animacja jest projekcją perspektywiczną ze statycznego obrazu 3D do 2D, z dodanym obrotem, aby bardziej uwidocznić jej strukturę. Obrazy 48 ściętych kostek są ułożone w następujący sposób:
|
Poniższa animacja przedstawia projekcję perspektywiczną pierwszej komórki 24-komórkowej bitruncated w 3 wymiarach. Jego struktura jest taka sama jak poprzedniej animacji, z wyjątkiem tego, że istnieje pewne skrócenie perspektywiczne ze względu na projekcję perspektywiczną. |
Powiązany regularny wielościan skośny
Regularny wielościan skośny , {8,4|3}, istnieje w 4-przestrzeni z 4 ośmiokątami wokół każdego wierzchołka, w zygzakowatej niepłaskiej figurze wierzchołków. Te ośmiokątne powierzchnie można zobaczyć na 24 komórkach bitruncated, wykorzystując wszystkie 576 krawędzi i 288 wierzchołków. 192 trójkątne powierzchnie 24-komorowej bitruncated można zobaczyć jako usunięte. Podwójny regularny wielościan skośny, {4,8|3}, jest podobnie spokrewniony z kwadratowymi ścianami 24-komorowego .
Dysfenoidalna 288-ogniwowa
Dysfenoidalna 288-ogniwowa | ||
---|---|---|
Typ | doskonały polichoron | |
Symbol |
fa 1,2 fa 4 (1,0,0,0) fa 4 ⊕ (0,0,0,1) fa 4 |
|
Coxeter | ||
Komórki |
288 przystających tetragonalnych disfenoidów |
|
Twarze |
576 przystających równoramiennych (2 krótkie krawędzie) |
|
Krawędzie | 336 |
192 długości 144 długości |
Wierzchołki | 48 | |
figura wierzchołka |
( triakis ośmiościan ) |
|
Podwójny | Bitruncated 24-komorowy | |
zespół Coxetera | Aut (F 4 ), [[3,4,3]], rząd 2304 | |
Wektor orbity | (1, 2, 1, 1) | |
Nieruchomości | wypukłe , izochoryczne |
Dysfenoidalna 288-ogniwowa jest podwójna z bitruncated 24-ogniwową . Jest to 4-wymiarowy polytope (lub polychoron ) wywodzący się z 24 komórek . Jest skonstruowany przez podwojenie i obrócenie 24-ogniw, a następnie zbudowanie wypukłej otoczki .
Będąc podwójnym jednolitym polichoronem, jest przechodni przez komórkę i składa się z 288 przystających tetragonalnych disfenoidów . Ponadto jest przechodnia względem wierzchołków w grupie Aut(F 4 ).
Obrazy
Samoloty Coxetera | B2 _ | B3 _ | F 4 |
---|---|---|---|
Disphenoidal 288-cell |
|||
Bitruncated 24-cell |
Geometria
Wierzchołki komórki 288 to dokładnie 24 czwartorzędy jednostek Hurwitza z normą do kwadratu 1, połączone z 24 wierzchołkami podwójnej 24 komórki z normą do kwadratu 2, rzutowane na jednostkę 3-sfery . Te 48 wierzchołków odpowiada binarnej grupie oktaedrycznej 2O lub <2,3,4>, rząd 48.
Zatem komórka 288 jest jedynym nieregularnym 4-polytopem, który jest wypukłą otoczką grupy czwartorzędowej, pomijając nieskończenie wiele grup dicyklicznych (takich samych jak binarne dwuścienne); zwykłe to 24-ogniwowe (≘ 2T lub <2,3,3>, kolejność 24) i 600-ogniwowe (≘ 2I lub <2,3,5>, kolejność 120). ( 16 komórek odpowiada binarnej grupie dwuściennej 2D 2 lub <2,2,2>, rząd 16.)
Wpisana 3-sfera ma promień 1/2+ √ 2/4 ≈ 0,853553 i styka się z 288 komórkami w środkach 288 czworościanów, które są wierzchołkami 24-komórek z dwoma bitami.
Wierzchołki można pokolorować w 2 kolorach , powiedzmy czerwonym i żółtym, z 24 jednostkami Hurwitza na czerwono i 24 podwójnie na żółto, przy czym żółta 24 komórka jest zgodna z czerwoną. Zatem iloczyn 2 kwaternionów o jednakowych kolorach jest czerwony, a iloczyn 2 w mieszanych kolorach jest żółty.
Region | Warstwa | Szerokość | czerwony | żółty | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Półkula północna | 3 | 1 | 1 | 0 | ||
2 | √ 2 /2 | 0 | 6 | |||
1 | 1/2 | 8 | 0 | |||
Równik | 0 | 0 | 6 | 12 | ||
Półkula południowa | –1 | –1/2 | 8 | 0 | ||
–2 | – √ 2 /2 | 0 | 6 | |||
–3 | –1 | 1 | 0 | |||
Całkowity | 24 | 24 |
Umieszczając stały czerwony wierzchołek na biegunie północnym (1,0,0,0), na następnej głębszej „szerokości geograficznej” znajduje się 6 żółtych wierzchołków w ( √ 2 /2,x,y,z), po których następuje 8 czerwonych wierzchołków na szerokości geograficznej (1/2,x,y,z). Pełne współrzędne są podane jako liniowe kombinacje jednostek czwartorzędowych , które jednocześnie mogą być } traktowane jako elementy grupy 2O . Następną głębszą szerokością geograficzną jest hiperpłaszczyzna równika przecinająca 3-sferę w 2-sferze, która jest wypełniona 6 czerwonymi i 12 żółtymi wierzchołkami.
Warstwa 2 to 2-sfera opisująca ośmiościan foremny, którego krawędzie mają długość 1. Czworościan z wierzchołkiem bieguna północnego ma 1 z tych krawędzi jako długą krawędź, której 2 wierzchołki są połączone krótkimi krawędziami z biegunem północnym. Kolejna długa krawędź biegnie od bieguna północnego do warstwy 1 i 2 krótkie krawędzie stamtąd do warstwy 2 .
Istnieją 192 długie krawędzie o długości 1 łączące równe kolory i 144 krótkie krawędzie o długości √ 2– √ 2 ≈ 0,765367 łączące mieszane kolory. 192*2/48 = 8 długości i 144*2/48 = 6 długości, czyli razem 14 krawędzi spotyka się w dowolnym wierzchołku.
576 ścian to równoramienne z 1 długą i 2 krótkimi krawędziami, wszystkie przystające. Kąty przy podstawie to arccos( √ 4+ √ 8 /4) ≈ 49,210°. 576*3/48 = 36 ścian spotyka się w wierzchołku, 576*1/192 = 3 na długiej krawędzi i 576*2/144 = 8 na krótkiej.
288 komórek to czworościany z 4 krótkimi krawędziami i 2 antypodalnymi i prostopadłymi długimi krawędziami, z których jeden łączy 2 czerwone, a pozostałe 2 żółte wierzchołki. Wszystkie komórki są przystające. 288*4/48 = 24 komórki spotykają się w wierzchołku. 288*2/192 = 3 komórki spotykają się na dłuższej krawędzi, 288*4/144 = 8 na krótkiej. 288*4/576 = 2 komórki spotykają się w trójkącie.
Powiązane polytopy
D 4 jednolita polichora | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
{3,3 1,1 } h{4,3,3} |
2r{3,3 1,1 } h 3 {4,3,3} |
t{3,3 1,1 } h 2 {4,3,3} |
2t{3,3 1,1 } h 2,3 {4,3,3} |
r{3,3 1,1 } {3 1,1,1 }={3,4,3} |
rr{3,3 1,1 } r{3 1,1,1 }=r{3,4,3} |
tr{3,3 1,1 } t{3 1,1,1 }=t{3,4,3} |
sr{3,3 1,1 } s{3 1,1,1 }=s{3,4,3} |
B 4 rodzina jednolitych polytopów:
Politopy symetrii B4 | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nazwa | tesserakt |
rektyfikowany tesserakt |
obcięty tesserakt |
kantelowany tesserakt |
przeklęty tesserakt |
bitruncated tesserakt |
tesserakt kantytruncowany |
tesserakt runcytruncated |
omnitruncated tesserakt |
||
Diagram Coxetera |
= |
= |
|||||||||
Symbol Schläfliego |
{4,3,3} |
t 1 {4,3,3} r{4,3,3} |
t 0,1 {4,3,3} t{4,3,3} |
t 0,2 {4,3,3} rr{4,3,3} |
t 0,3 {4,3,3} |
t 1,2 {4,3,3} 2t{4,3,3} |
t 0,1,2 {4,3,3} tr{4,3,3} |
t 0,1,3 {4,3,3} | t 0,1,2,3 {4,3,3} | ||
Diagram Schlegla |
|||||||||||
B 4 | |||||||||||
Nazwa | 16-ogniwowy |
rektyfikowany 16-ogniwowy |
obcięte 16 komórek |
kantelowany 16-komorowy |
runcinated 16-cell |
bitruncated 16-komorowy |
cantitruncated 16-cell |
runcytruncated 16-komorowy |
omnitruncated 16-komorowy |
||
Diagram Coxetera |
= |
= |
= |
= |
= |
= |
|||||
Symbol Schläfliego |
{3,3,4} |
t 1 {3,3,4} r{3,3,4} |
t 0,1 {3,3,4} t{3,3,4} |
t 0,2 {3,3,4} rr{3,3,4} |
t 0,3 {3,3,4} |
t 1,2 {3,3,4} 2t{3,3,4} |
t 0,1,2 {3,3,4} tr{3,3,4} |
t 0,1,3 {3,3,4} | t 0,1,2,3 {3,3,4} | ||
Diagram Schlegla |
|||||||||||
B 4 |
Rodzina jednolitych polytopów F 4 :
24-komórkowe rodziny polytopów | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nazwa | 24-ogniwowy | obcięty 24-komorowy | afront 24-ogniwowy | rektyfikowane 24-ogniwowe | kantelowany 24-komorowy | bitruncated 24-komorowy | cantitruncated 24-komorowy | runcinated 24-cell | runcytruncated 24-komorowy | omnitruncated 24-komorowy | |
Symbol Schläfliego |
{3,4,3} |
t 0,1 {3,4,3} t{3,4,3} |
s{3,4,3} |
t 1 {3,4,3} r{3,4,3} |
t 0,2 {3,4,3} rr{3,4,3} |
t 1,2 {3,4,3} 2t{3,4,3} |
t 0,1,2 {3,4,3} tr{3,4,3} |
t 0,3 {3,4,3} | t 0,1,3 {3,4,3} | t 0,1,2,3 {3,4,3} | |
Diagram Coxetera |
|||||||||||
Diagram Schlegla |
|||||||||||
F 4 | |||||||||||
B 4 | |||||||||||
B 3 (a) | |||||||||||
B 3 (b) | |||||||||||
B 2 |
-
HSM Coxeter :
-
Kaleidoscopes: Selected Writings of HSM Coxeter , pod redakcją F. Arthura Sherka, Petera McMullena, Anthony'ego C. Thompsona, Asia Ivic Weiss, Wiley-Interscience Publication, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [1]
- (Papier 22) HSM Coxeter, Regularne i półregularne Polytopes I , [Math. Zeit. 46 (1940) 380-407, MR 2,10]
- (Papier 23) HSM Coxeter, Regularne i półregularne Polytopes II , [Math. Zeit. 188 (1985) 559-591]
- (Papier 24) HSM Coxeter, Regularne i półregularne Polytopy III , [Math. Zeit. 200 (1988) 3-45]
-
Kaleidoscopes: Selected Writings of HSM Coxeter , pod redakcją F. Arthura Sherka, Petera McMullena, Anthony'ego C. Thompsona, Asia Ivic Weiss, Wiley-Interscience Publication, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [1]
-
Norman Johnson Uniform Polytopes , Rękopis (1991)
- NW Johnson: Theory of Uniform Polytopes and Honeycombs , Ph.D. (1966)
- Klitzing, Richard. „Jednolite polytopy 4D (polichora)” . x3x4o3o=x3x3x4o - tiko, o3x4x3o - cd
- 3. Jednolita polichora wypukła oparta na icositetrachoronie (24-komorowym) - Model 24, 27 , George Olshevsky.