Комплексный многогранник

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Комплексный многогранник — это обобщение многогранника в вещественном пространстве[англ.] на аналогичную структуру в комплексном гильбертовом пространстве, где к каждой вещественной размерности добавляется мнимая.

Комплексный многогранник можно понимать как коллекцию комплексных точек, прямых, плоскостей и так далее, где в каждой точке пересекаются несколько прямых, в каждой прямой несколько плоскостей и т. д.

Точное определение существует только для правильных комплексных многогранников, которые являются конфигурациями. Правильные комплексные многогранники полностью описаны и могут быть описаны с помощью символической нотации, разработанной Коксетером.

Описаны также некоторые комплексные многогранники, не являющиеся правильными.

Определение и вводные замечания

Комплексная прямая имеет одну размерность с вещественными координатами и другую с мнимыми координатами. Если использованы вещественные координаты для обоих размерностей, говорят о задании двух размерностей над вещественными числами. Вещественная плоскость с мнимой осью называется диаграммой Аргана. Ввиду этого она называется иногда комплексной плоскостью. Комплексное 2-пространство (которое иногда также называется комплексной плоскостью) тогда является четырёхмерным пространством над вещественными числами.

Комплексный n-многогранник в комплексном n-пространстве аналогичен вещественному n-многограннику в вещественном n-пространстве.

Нет естественного комплексного аналога порядку точки на вещественной оси (или связанных комбинаторных свойств). Вследствие этого комплексный многогранник нельзя рассматривать как непрерывную поверхность и он не ограничивает внутренность, как это происходит в вещественном случае.

В случае правильных многогранников точное определение можно дать с помощью понятия симметрии. Для любого правильного многогранника группа симметрии (здесь, группа комплексных отражений, называемая группой Шепарда) действует транзитивно на флагах, то есть на вложенные наборы точек, содержащихся в прямых, которые принадлежат плоскости и так далее.

Более полно, говорят, что набор P аффинных подпространств (или плоскостей) комплексного унитарного пространства V размерности n является правильным комплексным многогранником, если он удовлетворяет следующим условиям[1][2]:

  • для любых , если F является плоскостью в P размерности i и H является плоскостью в P размерности k, такие, что , то существует по меньшей мере две плоскости G в P размерности j такие, что ;
  • для любых i, j, таких что , если являются плоскостями пространства P размерностей i, j, то множество плоскостей между F и G связно, в том смысле, что можно получить из любого члена этого множества любой другой как последовательность вложений
  • подмножество унитарных преобразований V, не изменяющих P, транзитивно на флагах плоскостей P размерности i для всех i) (Здесь под плоскостью размерности −1 понимается пустое множество). Таким образом, по определению, правильные комплексные многогранники — это конфигурации в комплексном пространстве.

Правильные комплексные многогранники были открыты Шепардом[англ.] (1952) и их теория была позднее развита Коксетером (1974).

Три взгляда на правильные комплексные многоугольники , 4node_1343node

Этот комплексный многоугольник имеет 8 рёбер (комплексные прямые) с метками a..h и 16 вершин. Четыре вершины лежат на каждом ребре и в каждой вершине пересекаются два ребра. На левом рисунке квадраты не являются элементами многогранника, но нарисованы исключительно помочь распознать вершины, лежащие на той же самой комплексной прямой. Восьмиугольный периметр левого изображения не является элементом многогранника, но он является многоугольником Петри[3]. На центральном рисунке каждое ребро представлено как вещественная прямая и четыре вершины на каждой прямой можно легко видеть.

Эскиз в перспективе, представляющий 16 вершин в виде чёрных точек и 8 4-рёбер как квадраты внутри каждого ребра. Зелёный путь представляет восьмиугольный периметр левого изображения.

Комплексный многогранник существует в комплексном пространстве эквивалентной размерности. Например, вершины комплексного многоугольника — это точки на комплексной плоскости , а рёбра — комплексные прямые , существующие как (аффинные) подпространства плоскости, пересекающиеся в вершинах. Таким образом, ребро может быть задано одним комплексным числом.

В правильном комплексном многограннике вершины, инцидентные ребру, располагаются симметрично относительно барицентра, который часто используется как начало координатной системы ребра (в вещественном случае барицентром является просто середина ребра). Симметрия возникает из комплексных отражений относительно барицентра. Это отражение оставляет модуль любой вершины неизменным, но меняет её аргумент на постоянную величину, передвигая её в координаты следующей по порядку вершины. Таким образом, мы можем считать (после подходящего выбора шкалы), что вершины ребра удовлетворяют уравнению , где p — число инцидентных вершин. Таким образом, на диаграмме Аргана ребра, точки вершины лежат в вершинах правильного многоугольника с центром в начале координат.

Выше проиллюстрированы три вещественные проекции правильного комплексного многоугольника 4{4}2 с рёбрами a, b, c, d, e, f, g, h. Многоугольник имеет 16 вершин, которые для удобства обзора индивидуально не помечены. Каждое ребро имеет четыре вершины, а каждая вершина лежит на двух рёбрах, поскольку каждое ребро пересекает четыре других ребра. На первой диаграмме каждое ребро представлено квадратом. Стороны квадрата не являются частями многоугольника, но нарисованы исключительно для облегчения визуальных связей четырёх вершин. Рёбра располагаются симметрично. (Заметьте, что диаграмма выглядит подобно B4 плоской проекции Коксетера тессеракта, но структурно она другая).

На средней диаграмме не соблюдается восьмиугольная симметрия в пользу ясности. Каждое ребро показано как вещественная прямая, а каждая точка пересечения двух прямых является вершиной. Связь между различными рёбрами легко видеть.

Последняя диаграмма показывает структуру, спроецированную в трёхмерное пространство — два куба вершин, фактически, имеют один и тот же размер, но рассматриваются в перспективе с различного расстояния в четырёхмерном пространстве.

Правильные комплексные одномерные многогранники

Комплексные 1-многогранники, представленные на комплексной плоскости как правильные многоугольники для p = 2, 3, 4, 5 и 6. Вершины показаны чёрными точками. Барицентр p вершин показан красным. Стороны многоугольников представляют применение генератора симметрии, отражающего каждую вершину в следующую против часовой стрелки. Эти многоугольные стороны не являются элементами многогранника, так как комплексный 1-многогранник может не иметь рёбер (он часто является комплексным ребром) и только содержит вершины.

Вещественный 1-мерный многогранник существует как замкнутый отрезок на вещественной прямой , определяемый двумя концами или вершинами. Его символом Шлефли — {} .

Аналогично, комплексный 1-многогранник существует как множество p из вершин на комплексной прямой . Они могут быть представлены как множество точек на диаграмме Аргана (x,y)=x+iy. Правильный комплексный 1-мерный многогранник p{} имеет p (p ≥ 2) вершин, расположенных в виде выпуклого правильного многоугольника {p} на комплексной плоскости[4].

В отличие от точек на вещественной прямой, точки на комплексной прямой не имеют естественного упорядочения. Тогда, в отличие от вещественных многогранников, нельзя определить никакой внутренности[5]. Вопреки этому, комплексные 1-многогранники часто рисуют, как здесь, в виде ограниченных правильных многоугольник на комплексной плоскости.

Реальные рёбра генерируются как отрезки между точками и их отражениями в зеркале. Комплексное отражение порядка 2 можно рассматривать как вращение на 180 градусов вокруг центра. Ребро неактивно, если генераторная точка находится на линии зеркала или в центре.

Правильный вещественный 1-мерный многогранник представляется пустым символом Шлефли {} или диаграммой Коксетера — Дынкина node_1. Точка или узел диаграммы Коксетера — Дынкина представляет генератор отражения, в то время как кружок вокруг узла означает, что точка генератора не находится на зеркале, так что её зеркальное отражение отличается от самой точки. Согласно расширенной нотации правильный комплексный 1-мерный многогранник в , содержащий p вершин, имеет диаграмму Коксетера — Дынкина pnode_1 для любого положительного целого p (большего или равного 2). Число p можно опустить, если оно равно 2. Этот многогранник может быть также представлен пустым символом Шлефли или . 1 — это заполнитель, представляющий несуществующее отражение или тождественный генератор с периодом 1. (0-многогранник, вещественный или комплексный — это точка и представляется как } {, или как .)

Симметрия обозначается диаграммой Коксетера pnode и может быть альтернативно описана в нотации Коксетера[англ.] как , или , или . Симметрия изоморфна циклической группе, порядка p[6]. Подгруппами являются любые полные делители , где .

Генератор унитарного оператора для pnode выглядит как вращение на 2π/p радиан по часовой стрелке, а pnode_1 ребро образуется последовательным применением одного комплексного отражения. Генератор комплексного отражения для 1-многогранника с p вершинами — это . Если p = 2, генератором будет , то же, что и центральная симметрия на вещественной плоскости.

В комплексных многогранниках большей размерности 1-многогранники образуют p-рёбра. 2-ребро подобно обычному вещественному ребру, поскольку содержит две вершины, но не обязательно существует на вещественной прямой.

Правильные комплексные многоугольники

Хотя 1-многогранники могут иметь неограниченную величину p, конечные правильные комплексные многоугольники, за исключением многоугольников двойных призм , ограничены 5-рёбрами (пятиугольные рёбра), а бесконечные правильные апейрогоны включают также 6-рёбра (шестиугольные рёбра).

Обозначения

Модифицированные Шепардом обозначения Шлефли

12 неприводимых групп Шепарда со взаимосвязью их индексов подгрупп[7]. Подгруппы с индексом 2 связаны удалением вещественно отражения:
, индекс 2.
, индекс q.

Шепард[англ.] первоначально придумал модифицированную форму нотации Шлефли для правильных многогранников. Для многоугольника, ограниченного p1-рёбрами, с p2-множествами в качестве вершинных фигур и общей группой симметрии порядка g, мы обозначаем многоугольник как .

Число вершин V тогда равно , а число рёбер E равно .

Комплексный многоугольник, проиллюстрированный выше, имеет восемь квадратных рёбер () и шестнадцать вершин (). Отсюда мы можем заключить, что g = 32, что даёт модифицированный символ Шлефли 4(32)2.

Пересмотренная нотация Шлефли

Более современная нотация принадлежит Коксетеру[8] и основывается на теории групп. Символом группы симметрии будет .

Группа симметрии представлена двумя генераторами , где: . Если q чётно, . Если q нечётно, . Когда q нечётно, .

Для имеет место , .

Для имеет место , .

Диаграммы Коксетера — Дынкина

Коксетер также обобщил использование диаграмм Коксетера — Дынкина на комплексные многогранники. Например, комплексный многоугольник представляется диаграммой pnode_1qrnode, а эквивалентная группа симметрии представляется диаграммой без кружка pnodeqrnode. Узлы p и r представляют зеркала, дающие образы p и r на плоскости. Непомеченные узлы на диаграмме имеют 2 неявные метки. Например, вещественный правильный многоугольник имеет обозначение , или {q}, или node_1qnode.

Подгруппы : p=2,3,4…
, индекс p
, индекс 2

Имеется ограничение: узлы, связанные нечётными порядками ветвления, должны иметь идентичные порядки узлов. Если это не так, группа создаст «звёздчатые» многогранники с накладывающимися элементами. Таким образом, 3node_14node и 3node_133node являются обычными многоугольниками, в то время как 4node_13node является звёздчатым.

Перечисление правильных многоугольников

Коксетер привёл список правильных комплексных многоугольников в . Правильный комплексный многоугольник, или pnode_1qrnode, имеет p-рёбер и q-угольные вершинные фигуры. является конечным многогранником, если .

Симметрия правильного многоугольника, записываемая как , называется группа Шепарда, по аналогии с группой Коксетера, позволяя как вещественные, так и комплексные отражения.

Для незвёздчатых групп порядок группы можно вычислить как [9].

Число Коксетера для равно , так что порядок группы может быть также вычислен как . Правильный комплексный многочлен можно нарисовать в ортогональной проекции с h-гональной симметрией.

Решения ранга 2 генерируют следующие комплексные многоугольники:

Группа G5G8G14G9G10G20G16G21G17G18
, q=3,4…, p=2,3…
nodeqnodepnode4node3node33node3node6node3node43node4node34node3node8node4node6node4node43node3node53node5node35node3node10node5node6node5node43node
Порядок 2q2p22448729614419228836060072012001800

Исключены решения с нечётными q и неравными p и r: , и .

Другие целые q с неравными p и r, создают звёздчатые группы с перекрывающимися фундаментальными областями: 3node3node, 4node3node, 5node3node, 5node33node, 3node5node, и 5node5node.

Двойственный многоугольник для многоугольника  — это . Многоугольник вида самодвойственен. Группы вида имеют половинную симметрию , так что правильный многоугольник pnode_132xq3node является тем же, что и квазиправильный pnode_13q3pnode_1. Также правильный многоугольник с теми же порядками узлов, pnode_13q3pnode, имеет альтернированное[англ.] построение node_h32xq3pnode, позволяющее смежным рёбрам иметь два различных цвета[10].

Порядок группы, g, используется для вычисления полного числа вершин и рёбер. Многогранник имеет g/r вершин и g/p рёбер. Если p=r, число вершин и рёбер равно. Это условие необходимо, если q нечётно.

ГруппаПорядокЧисло
Коксетера
МногоугольникВершиныРёбраПримечания
G(q, q,2)

q=2,3,4,…
2qqnode_1qnodeqq{}Вещественные правильные многоугольники
То же, что и node_h2xqnode
То же, что и node_1qrat2xnode_1, если q чётно
ГруппаПорядокЧисло
Коксетера
МногогранникВершиныРёбраПримечания
G(p,1,2)

p=2,3,4,…
2p22p
pnode_14node
2pто же, что и или pnode_12pnode_1
представление как p-p дуопризма
2(2p2)pnode_14pnode2p{} представление как p-p дуопирамида[англ.]
G(2,1,2)
84node_14node44{}то же, что и {}×{} или node_12node_1
Вещественный квадрат
G(3,1,2)
1866(18)23node_14node96то же, что и или 3node_123node_1
представление как 3-3 дуопризма
2(18)3node_143node69{} представление как 3-3 дуопризма
G(4,1,2)
3288(32)24node_14node168то же, что и или 4node_124node_1
представление в виде 4-4 дуопризмы или {4,3,3}
2(32)4node_144node816{} представление в виде 4-4 дуопризмы или {3,3,4}
G(5,1,2)
50255(50)25node_14node2510то же, что и или 5node_125node_1
представление как 5,5-дуопризма
2(50)5node_145node1025{} представление как 5-5 дуопирамида[англ.]
G(6,1,2)
72366(72)26{4}26node_14node3612то же, что и или 6node_126node_1
представление как 6-6 дуопризма[англ.]
2(72)6node_146node1236{} представление как 6-6 дуопирамида[англ.]

3[3]3
<2,3,3>
2463(24)3[англ.]3node_133node88Конфигурация Мёбиуса — Кантора
самодвойственный, то же, что и node_h63node
представление как {3,3,4}

48123(48)23node_16node24163{}то же, что и 3node_133node_1
представление как {3,4,3}
3node_13nodeзвёздчатый многоугольник
2(48)3node_163node1624{} представление как {4,3,3}
node_133nodeзвёздчатый многоугольник
G5
3[4]3
72123(72)33node_143node24243{}самодвойственный, то же, что и node_h83node
представление как {3,4,3}
G8
4[3]4
96124(96)44{3}44node_134node24244{}самодвойственный, то же, что и node_h64node
представление как {3,4,3}
G14
144243(144)23node_18node72483{}то же, что и 3node_143node_1
3{8/3}23node_18rat3xnodeзвёздчатый многоугольник, то же, что и 3node_14rat3x3node_1
2(144)32{8}3node_183node4872{}
2{8/3}3node_18rat3x3nodeзвёздчатый многоугольник
G9
4[6]2
192244(192)24{6}24node_16node96484{}то же, что и 4node_134node_1
2(192)42{6}4node_164node4896{}
4{3}24node_13node9648{}звёздчатый многоугольник
2{3}4node_134node4896{}звёздчатый многоугольник
G10
4[4]3
288244(288)34{4}34node_143node96724{}
124{8/3}34node_18rat3x3nodeзвёздчатый многоугольник
243(288)43{4}43node_144node72963{}
123{8/3}43node_18rat3x4nodeзвёздчатый многоугольник
G20
3[5]3
360303(360)33{5}33node_153node1201203{}самодвойственный, то же, что и node_h103node
представление как {3,3,5}
3{5/2}33node_15-23nodeсамодвойственный, звёздчатый многоугольник
G16
5[3]5
600305(600)55{3}55node_135node1201205{}самодвойственный, то же, что и node_h65node
представление как {3,3,5}
105{5/2}55node_15-25nodeсамодвойственный, звёздчатый многоугольник
G21
3[10]2
720603(720)23{10}23node_110node3602403{}то же, что и 3node_153node_1
3{5}23node_15nodeзвёздчатый многоугольник
3{10/3}23node_110rat3xnodeзвёздчатый многоугольник, то же, что и 3node_15rat3x3node_1
3{5/2}23node_15-2nodeзвёздчатый многоугольник
2(720)32{10}3node_1103node240360{}
2{5}3node_153nodeзвёздчатый многоугольник
2{10/3}3node_110rat3x3nodeзвёздчатый многоугольник
2{5/2}3node_15-23nodeзвёздчатый многоугольник
G17
5[6]2
1200605(1200)25{6}25node_16node6002405{}то же, что и 5node_135node_1
представление как {5,3,3}
205{5}25node_15nodeзвёздчатый многоугольник
205{10/3}25node_110rat3xnodeзвёздчатый многоугольник
605{3}25node_13nodeзвёздчатый многоугольник
602(1200)52{6}5node_165node240600{}
202{5}5node_155nodeзвёздчатый многоугольник
202{10/3}5node_110rat3x5nodeзвёздчатый многоугольник
602{3}5node_135nodeзвёздчатый многоугольник
G18
5[4]3
1800605(1800)35{4}35node_143node6003605{} представление как {5,3,3}
155{10/3}35node_110rat3x3nodeзвёздчатый многоугольник
305{3}35node_133nodeзвёздчатый многоугольник
305{5/2}35node_15-23nodeзвёздчатый многоугольник
603(1800)53{4}53node_145node3606003{}
153{10/3}53node_110rat3x5nodeзвёздчатый многоугольник
303{3}53node_135nodeзвёздчатый многоугольник
303{5/2}53node_15-25nodeзвёздчатый многоугольник

Визуализация правильных комплексных многоугольников

Многоугольники вида p{2r}q можно визуализировать q цветных множеств p-рёбер. Каждое p-ребро выглядит как правильный многоугольник, но нет никаких граней.

2D-ортогональные проекции комплексных многоугольников

Многогранники вида называются обобщёнными ортоплексами. Они имеют те же вершины, что и 4D q-q дуопирамиды[англ.], в которых вершины соединены 2-рёбрами.

Комплексные многоугольники

Многоугольники вида называются обобщёнными гиперкубами (квадратами для многоугольников). Многоугольники имеют те же вершины, что и 4D p-p дуопризмы, вершины соединены p-рёбрами. Вершины нарисованы зелёными и p-рёбра нарисованы поочерёдно красными и синими. Проекция слегка искажена для нечётных размерностей, чтобы сдвинуть накладывающиеся вершины от центра.

3D-перспективные проекции комплексных многоугольников p{4}2
Другие комплексные многоугольники p{r}2
2D-ортогональные проекции комплексных многоугольников, p{r}p

Многоугольники вида имеют равное число вершин и рёбер. Они также самодвойственны.

Правильные комплексные многогранники

В общем случае, правильный комплексный многогранник представляется символом Коксетера или диаграммой Коксетера pnode_13z1x3qnode3z2x3rnode3z3x3snode…, имеющей симметрию … или pnode3z1x3qnode3z2x3rnode3z3x3snode….[18]

Существуют бесконечные семейства правильных комплексных многогранников, которые появляются во всех размерностях. Эти семейства обобщают гиперкубы и ортаэдры в вещественном пространстве. «Обобщённый гиперпрямоугольник» Шепарда обобщает гиперкуб. Он имеет символ и диаграмму pnode_14node3node3node3node3node3node. Его группа симметрии имеет диаграмму . В классификации Шепарда—Тодда это группа G(p, 1, n), обобщающая знаковые матрицы перестановок. Его двойственный правильный многогранник, «обобщённый кросс-многогранник», представляется символом и диаграммой node_13node3node3node33node4pnode[19].

1-мерный правильный комплексный многогранник в представляется как pnode_1, имеет p вершин и имеет вещественное представление в виде правильного многоугольника {p}. Коксетер также даёт ему символ или как 1-мерный обобщённый гиперкуб или кросс-многогранник. Его симметрия — или pnode, циклическая группа порядка p. В многогранниках более высокого порядка, или pnode_1 представляет элемент p-ребра. Так, 2-ребро, {} или node_1 представляет обычное ребро между двумя вершинами[20].

Некоторые группы Шепарда ранга 3 с их порядками и связями по подгруппам отражений

Двойственный комплексный многогранник строится путём обмена k-го и (n-1-k)-го элементов n-многогранника. Например, двойственный комплексный многоугольник имеет вершины в середине каждого ребра, а новые рёбра имеют центры в старых вершинах. v-валентная вершина создаёт новое v-ребро, а e-ребро становится e-валентной вершиной[21]. Двойственный многогранник правильного комплексного многогранника имеет обратный символ (то есть записанный в обратном порядке). Правильные комплексные многогранники, имеющие симметричные символы, то есть , , и т. д., являются самодвойственными.

Перечисление правильных комплексных многогранников

Коксетер перечислил незвёздчатые правильные комплексные многогранники в пространстве , включая 5 правильных многогранников в [22].

Правильный комплексный многогранник или pnode_13n1x3qnode3n2x3rnode, имеет pnode_13n1x3qnode грани, pnode_1 рёбра и qnode_13n2x3rnode вершинные фигуры.

Комплексный правильный многогранник требует, чтобы как g1 = порядок(), так и g2 = порядок() были конечными.

Если g = порядок(), число вершин равно g/g2 и число граней равно . Число рёбер равно g/pr.

Простран
ство
ГруппаПорядокЧисло
Коксетера
МногоугольникВершинРёберГранейВершинная
фигура
Многоугольник
ванн Осса
Примечания
G(1,1,3)

= [3,3]
244
= {3,3}
node_13node3node46{}4{3}{3}Вещественный тетраэдр
То же, что и node_h4node3node
G23

= [3,5]
12010node_13node5node1230{}20{3}{5}Вещественный икосаэдр
node_15node3node2030{}12{5}{3}Вещественный додекаэдр
G(2,1,3)

= [3,4]
486node_13node4node612{}8{3}{4}{4}Вещественный октаэдр
То же, что и {}+{}+{}, порядок 8
То же, что и node_1split1nodes, порядок 24
node_14node3node812{}6{4}{3}Вещественный куб
То же, что и {}×{}×{} или node_12cnode_12cnode_1
G(p,1,3)
2[3]2[4]p
p=2,3,4,…
6p33p
node_13node4pnode
3p{}p3{3}Обобщённый октаэдр
То же, что и , порядок p3
То же, что и node_13split1branchlabelp, порядок 6p2
pnode_14node3nodep33p2p{}3p{3}Обобщённый куб
То же, что и или pnode_12cpnode_12cpnode_1
G(3,1,3)
2[3]2[4]3
1629node_13node43node927{}27{3}То же, что и , порядок 27
То же, что и node_13split1branch, порядок 54
3node_14node3node27273{}93{4}2{3}То же, что и или 3node_12c3node_12c3node_1
G(4,1,3)
38412node_13node44node1248{}64{3}То же, что и , порядок 64
То же, что и node_13split1branchlabel4, порядок 96
4node_14node3node64484{}12{3}То же, что и или 4node_12c4node_12c4node_1
G(5,1,3)
2[3]2[4]5
75015node_13node45node1575{}125{3}То же, что и , порядок 125
То же, что и node_13split1branchlabel5, порядок 150
5node_14node3node125755{}15{3}То же, что и или 5node_12c5node_12c5node_1
G(6,1,3)
2[3]2[4]6
129618node_13node46node36108{}216{3}2{4}62{4}6То же, что и 6{}+6{}+6{}, порядок 216
То же, что и node_13split1branchlabel6, порядок 216
6node_14node3node2161086{}186{4}2{3}То же, что и или 6node_12c6node_12c6node_1
G25
3[3]3[3]3
64893{3}3{3}33node_133node33node27723{}273{3}33{3}33{4}2То же, что и node_h43node33node.
представление как 221[англ.]
Многогранник Гессе[англ.]
G26
2[4]3[3]3
1296182{4}3{3}3node_143node33node54216{}722{4}33{3}3{6}
3{3}3{4}23node_133node4node722163{}543{3}33{4}23{4}3То же, что и 3node33node_133node
представление как 122[англ.]

Визуализация правильных комплексных многогранников

2D-ортогональные проекции комплексных многогранников, p{s}t{r}r
Обобщённые октаэдры

Обобщённые октаэдры имеют построение как правильные формы node_13node4pnode и как квазиправильные виды node_13split1branchlabelp. Все элементы являются симплексами.

Обобщённые кубы

Обобщённые кубы имеют построение как правильные формы pnode_14node3node и как призматические pnode_12cpnode_12cpnode_1, произведение трёх p-угольных 1-многогранников. Элементами являются обобщённые кубы меньшей размерности.

Перечисление правильных комплексных 4-многогранников

Коксетер перечислил незвёздчатые правильные комплексные 4-многогранники в , включая 6 выпуклых правильных 4-многогранников в [26].

Простран-
ство
ГруппаПорядокЧисло
Коксетера
МногогранникВершиныРёбраГраниЯчейкиМногоугольник
ван Осса
Примечания
G(1,1,4)

= [3,3,3]
1205
= {3,3,3}
node_13node3node3node
510
{}
10
{3}
5
{3,3}
Вещественный Пятиячейник (симплекс)
G28

= [3,4,3]
115212
node_13node4node3node
2496
{}
96
{3}
24
{3,4}
{6}Вещественный двадцатичетырёхъячейник
G30

= [3,3,5]
1440030
node_13node3node5node
120720
{}
1200
{3}
600
{3,3}
{10}Вещественный шестисотячейник

node_15node3node3node
6001200
{}
720
{5}
120
{5,3}
Вещественный стодвадцатиячейник
G(2,1,4)

=[3,3,4]
3848
node_13node3node4node
824
{}
32
{3}
16
{3,3}
{4}Вещественный шестнадцатиячейник
То же, что и node_13nodesplit1nodes, порядок 192

node_14node3node3node
1632
{}
24
{4}
8
{4,3}
Вещественный тессеракт
То же, что и {}4 или node_12cnode_12cnode_12cnode_1, порядок 16
G(p,1,4)
2[3]2[3]2[4]p
p=2,3,4,…
24p44p
node_13node3node4pnode
4p6p2
{}
4p3
{3}
p4
{3,3}
2{4}pОбобщённый 4-ортоплекс
То же, что и node_13node3split1branchlabelp, порядок 24p3

pnode_14node3node3node
p44p3
p{}
6p2
p{4}2
4p
Обобщённый тессеракт
То же, что и p{}4 или pnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_1, порядок p4
G(3,1,4)
2[3]2[3]2[4]3
194412
node_13node3node43node
1254
{}
108
{3}
81
{3,3}
2{4}3Обобщённый 4-ортоплекс
То же, что и node_13node3split1branch, порядок 648

3node_14node3node3node
81108
3{}
54
3{4}2
12
3{4}2{3}2
То же, что и 3{}4 или 3node_12c3node_12c3node_12c3node_1, порядок 81
G(4,1,4)
2[3]2[3]2[4]4
614416
node_13node3node44node
1696
{}
256
{3}
64
{3,3}
То же, что и node_13node3split1branchlabel4, порядок 1536

4node_14node3node3node
256256
4{}
96
4{4}2
16
4{4}2{3}2
То же, что и 4{}4 или 4node_12c4node_12c4node_12c4node_1, порядок 256
G(5,1,4)
2[3]2[3]2[4]5
1500020
node_13node3node45node
20150
{}
500
{3}
625
{3,3}
2{4}5То же, что и node_13node3split1branchlabel5, порядок 3000

5node_14node3node3node
625500
5{}
150
5{4}2
20
То же, что и 5{}4 или 5node_12c5node_12c5node_12c5node_1, порядок 625
G(6,1,4)
2[3]2[3]2[4]6
3110424
node_13node3node46node
24216
{}
864
{3}
1296
{3,3}
То же, что и node_13node3split1branchlabel6, порядок 5184

6node_14node3node3node
1296864
6{}
216
6{4}2
24
То же, что и 6{}4 или 6node_12c6node_12c6node_12c6node_1, порядок 1296
G32
3[3]3[3]3[3]3
155520303{3}3{3}3{3}3
3node_133node33node33node
2402160
3{}
2160
3{3}3
240
3{3}3{3}3
3{4}3Многогранник Виттинга[англ.]
представление как 421[англ.]

Визуализация правильных комплексных 4-многогранников

Обобщённые 4-ортоплексы

Обобщённые 4-ортоплексы имеют построение как правильные види node_13node3node4pnode и квазиправильные виды какnode_13node3split1branchlabelp. Все элементы являются симплексами.

Обобщённые 4-кубы

Обобщённые тессеракты имеют построение как правильные формы pnode_14node3node3node и как призматические виды pnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_1, произведение четырёх p-угольных 1-многогранников. Элементами являются обобщённые кубы меньшей размерности.

Перечисление правильных комплексных 5-многогранников

Правильные комплексные 5-многогранники в и более высоких размерностях существуют в виде трёх семейств, вещественные симплексы, обобщённые гиперкубы и ортоплексы.

Простран-
ство
ГруппаПорядокМногогранникВершиныРёбраГраниЯчейки4-граниМного-
угольник

ван Осса
Примечания
G(1,1,5)
= [3,3,3,3]
720α5 = {3,3,3,3}
node_13node3node3node3node
615
{}
20
{3}
15
{3,3}
6
{3,3,3}
Вещественный правильный 5-симплекс
G(2,1,5)
=[3,3,3,4]
3840
node_13node3node3node4node
1040
{}
80
{3}
80
{3,3}
32
{3,3,3}
{4}Вещественный 5-ортоплекс
То же, что и node_13node3nodesplit1nodes, порядок 1920

node_14node3node3node3node
3280
{}
80
{4}
40
{4,3}
10
{4,3,3}
Вещественный пентеракт
То же, что и {}5 или node_12cnode_12cnode_12cnode_12cnode_1, порядок 32
G(p,1,5)
2[3]2[3]2[3]2[4]p
120p5
node_13node3node3node4pnode
5p10p2
{}
10p3
{3}
5p4
{3,3}
p5
{3,3,3}
Обобщённый 5-ортоплекс
То же, что и node_13node3node3split1branchlabelp, порядок 120p4

pnode_14node3node3node3node
p55p4
p{}
10p3
10p2
5p
Обобщённый пентеракт
То же, что и p{}5 или pnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_1, порядок p5
G(3,1,5)
29160
node_13node3node3node43node
1590
{}
270
{3}
405
{3,3}
243
{3,3,3}
2{4}3То же, что и node_13node3node3split1branch, порядок 9720

3node_14node3node3node3node
243405
3{}
270
90
15
То же, что и 3{}5 или 3node_12c3node_12c3node_12c3node_12c3node_1, порядок 243
G(4,1,5)
2[3]2[3]2[3]2[4]4
122880
node_13node3node3node44node
20160
{}
640
{3}
1280
{3,3}
1024
{3,3,3}
2{4}4То же, что и node_13node3node3split1branchlabel4, порядок 30720

4node_14node3node3node3node
10241280
4{}
640
4{4}2
160
20
То же, что и 4{}5 или 4node_12c4node_12c4node_12c4node_12c4node_1, порядок 1024
G(5,1,5)
2[3]2[3]2[3]2[4]5
375000
node_13node3node3node55node
25250
{}
1250
{3}
3125
{3,3}
3125
{3,3,3}
2{5}5То же, что и node_13node3node3split1branchlabel5, порядок 75000

5node_15node3node3node3node
31253125
5{}
1250
250
25
То же, что и 5{}5 или 5node_12c5node_12c5node_12c5node_12c5node_1, порядок 3125
G(6,1,5)
2[3]2[3]2[3]2[4]6
933210
node_13node3node3node66node
30360
{}
2160
{3}
6480
{3,3}
7776
{3,3,3}
То же, что и node_13node3node3split1branchlabel6, порядок 155520

6node_16node3node3node3node
77766480
6{}
2160
360
30
То же, что и 6{}5 или 6node_12c6node_12c6node_12c6node_12c6node_1, порядок 7776

Визуализация правильных комплексных 5-многогранников

Обобщёные 5-ортоплексы

Обобщённые 5-ортоплексы имеют построение как правильные формы node_13node3node3node4pnode и как квазиправильные node_13node3node3split1branchlabelp. Все элементы являются симплексами.

Обобщённые пентеракты

Обобщённые пентеракты имеют построение как правильные формы pnode_14node3node3node3node и как призматические pnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_1, произведение пяти p-угольных 1-многогранников. Элементами являются обобщённые кубы меньшей размерности.

Перечисление правильных комплексных 6-многогранников

Простран-
ство
ГруппаПорядокМногогранникВершиныРёбраГраниЯчейки4-грани5-граниМного-
угольник

ван Осса
Примечания
G(1,1,6)
= [3,3,3,3,3]
720α6 = {3,3,3,3,3}
node_13node3node3node3node3node
721
{}
35
{3}
35
{3,3}
21
{3,3,3}
7
{3,3,3,3}
Вещественный 6-симплекс
G(2,1,6)
[3,3,3,4]
46080
node_13node3node3node4node
1260
{}
160
{3}
240
{3,3}
192
{3,3,3}
64
{3,3,3,3}
{4}Вещественный 6-ортоплекс
То же, что и node_13node3node3nodesplit1nodes, порядок 23040

node_14node3node3node3node
64192
{}
240
{4}
160
{4,3}
60
{4,3,3}
12
{4,3,3,3}
Вещественный гексеракт
То же, что и {}6 или node_12cnode_12cnode_12cnode_12cnode_12cnode_1, порядок 64
G(p,1,6)
720p6
node_13node3node3node4pnode
6p15p2
{}
20p3
{3}
15p4
{3,3}
6p5
{3,3,3}
p6
{3,3,3,3}
Обобщённый 6-ортоплекс
То же, что и node_13node3node3node3split1branchlabelp, порядок 720p5

pnode_14node3node3node3node
p66p5
p{}
15p4
p{4}2
20p3
15p2
6p
Обобщённый гексеракт
То же, что и p{}6 или pnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_1, порядок p6

Визуализация правильных комплексных 6-многогранников

Обобщённые 6-ортоплексы

Обобщённые 6-ортоплексы имеют построение как правильные формы node_13node3node3node3node4pnode и как квазиправильные формы node_13node3node3node3split1branchlabelp. Все элемент являются симплексами.

Обобщённые 6-кубы (гексеракты)

Обобщённые 6-кубы имеют построение как правильные формы pnode_14node3node3node3node3node и призматические формы pnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_12cpnode_1, произведение шести p-угольных 1-угольников. Элементами являются обобщённые кубы меньших размерностей.

Перечисление правильных комплексных бесконечногранников

Некоторые подгруппы бесконечноугольных групп Шеперда

Коксетер перечислил незвёздные правильные комплексные бесконечногранники и соты[27].

Для каждой размерности существует 12 бесконечногранников с символами существуют в любых размерностях , или if p=q=2. Коксетер называл их обобщёнными кубическими сотами для n>[28].

Каждый имеет пропорциональное число элементов, задаваемое формулами:

k-граней = , где и n! означает факториал числа n.

Правильные комплексные 1-многогранники

11 комплексных многоугольников с покрашенными в голубой цвет внутренностями рёбер, рёбра вокруг одной вершины выкрашены в индивидуальные цвета. Вершины показаны как маленькие чёрные квадратики. Рёбра выглядят как p-сторонние правильные многоугольники, вершинные фигуры r-угольны.

Единственным правильным комплексным 1-многогранником является {}, или infinnode_1. Его вещественным представлением служит апейрогон {∞}, или node_1infinnode.

Правильные комплексные апейрогоны

Квазиправильный бесконечноугольник pnode_1qrnode_1 является смешением двух правильных бесконечноугольников pnode_1qrnode и pnodeqrnode_1, которые показаны здесь синими и розовыми рёбрами. Бесконечноугольник 6node_136node_1 имеет только один цвет рёбер, поскольку q нечётно, что приводит к двойному покрытию.

Комплексные бесконечноугольники ранга 2 имеют симметрию p[q]r, где 1/p + 2/q + 1/r = 1. Коксетер выражает их как , где q ограничено выражением [29].

Существует 8 решений:

nodeinfinnode3node12node4node8node6node6node3node63node6node43node4node44node6node36node

Есть два исключённых решения с нечётным q и неравными p и r, это и , 10node5node или 12node34node.

Правильный комплексный бесконечноугольник имеет p-рёберные и q-гональные вершинные фигуры. Двойственный бесконечноугольник тела  — это . Бесконечноугольник вида самодвойственен. Группы вида имеют половину симметрии , так что бесконечноугольник pnode_12xqnode — это то же, что и квазирегулярный многогранник pnode_1qpnode_1[30].

Апейрогоны можно представить на комплексной плоскости четырьмя различными расположениями вершин. Апейрогоны вида имеют расположение вершин {q/2,p}, апейрогоны вида имеют расположение вершин r{p,q/2}, а апейрогоны вида имеют расположение вершин {p,r}.

Если включить аффинные узлы , добавляется ещё 3 бесконечных решения (infinnode_12infinnode_1, infinnode_14node и infinnode_133node). Первое решение является подгруппой с индексом 2 второго. Вершины этих бесконечноугольников существует в .

Ранг 2
Простран
ство
ГруппаАпейрогонРебро
предст.[31]
РисунокПримечания
2[∞]2 = [∞]
node_1infinnode
{}Вещественный
бесконечноугольник
То же, что и node_1infinnode_1
/ [4]2{4}2infinnode_14node{}{4,4}То же, что и infinnode_12infinnode_1
[3]3{3}3infinnode_133node{}{3,6}То же, что и infinnode_1split1branch_11label-ii
p[q]rpnode_1qrnodep{}
3node_112node3{}r{3,6}То же, что и 3node_163node_1
node_1123node{}{6,3}
3[6]33node_163node3{}{3,6}То же, что и node_h123node
4[8]24node_18node4{}{4,4}То же, что и 4node_144node_1
node_184node{}{4,4}
4[4]44node_144node4{}{4,4}То же, что и node_h84node
6[6]26node_16node6{}r{3,6}То же, что и 6node_136node_1
node_166node{}{3,6}
6[4]36node_143node6{}{6,3}
3node_146node3{}{3,6}
6[3]66node_136node6{}{3,6}То же, что и node_h66node

Правильные комплексные бесконечногранники (трёхмерное пространство)

Существует 22 правильных комплексных бесконечногранника вида . 8 тел самодвойственны (p=r и a=b), а 14 существуют как двойственные пары многогранников. Три из них полностью вещественны (p=q=r=2).

Коксетер дал двенадцати из них символы (или ) и они являются правильными видами произведения бесконечногранников или , где q вычисляется из p и r.

Многогранники pnode_14node4qnode — это то же, что и pnode_13split1-44branchlabelq, так же, как и pnode_1qrnode2pnode_1qrnode для p,r=2,3,4,6. Также, pnode_14pnode4node = pnode4node_14pnode[32].

Ранг 3
Простран-
ство
ГруппаБесконечно-
гранник
ВершиныРёбраГраниБесконечно-
гранник

ван Осса
Примечания
2[3]2[4]{4}2{3}2infinnode_14node3node{}{4}2То же, что и {}×{}×{} или infinnode_12cinfinnode_12cinfinnode_1
Вещественное представление {4,3,4}[англ.]*
p[4]2[4]rp{4}2{4}r
pnode_14node4qnode
p22pqp{}r2p{4}22{q}rТо же, что и pnode_1qrnode2pnode_1qrnode, p,r=2,3,4,6
[4,4]node_14node4node48{}4{4}{∞}Вещественная квадратная мозаика
То же, что и node_1infinnode2node_1infinnode или node_1infinnode_12node_1infinnode_1 или node_14node4node_1
3[4]2[4]2

3[4]2[4]3
4[4]2[4]2

4[4]2[4]4
6[4]2[4]2

6[4]2[4]3

6[4]2[4]6
3{4}2{4}2
2{4}2{4}3
3{4}2{4}3
4{4}2{4}2
2{4}2{4}4
4{4}2{4}4
6{4}2{4}2
2{4}2{4}6
6{4}2{4}3
3{4}2{4}6
6{4}2{4}6
3node_14node4node
node_14node43node
3node_14node43node
4node_14node4node
node_14node44node
4node_14node44node
6node_14node4node
node_14node46node
6node_14node43node
3node_14node46node
6node_14node46node
9
4
9
16
4
16
36
4
36
9
36
12
12
18
16
16
32
24
24
36
36
72
3{}
{}
3{}
4{}
{}
4{}
6{}
{}
6{}
3{}
6{}
4
9
9
4
16
16
4
36
9
36
36
3{4}2
{4}
3{4}2
4{4}2
{4}
4{4}2
6{4}2
{4}
6{4}2
3{4}2
6{4}2
p{q}rТо же, что и 3node_112node23node_112node или 3node_163node_123node_163node_1 или 3node_14node43node_1
То же, что и node_1123node2node_1123node
То же, что и 3node_163node23node_163node
То же, что и 4node_18node24node_18node или 4node_144node_124node_144node_1 или 4node_14node44node_1
То же, что и node_184node2node_184node
То же, что и 4node_144node24node_144node
То же, что и 6node_16node26node_16node или 6node_136node_126node_136node_1 или 6node_14node46node_1
То же, что и node_166node2node_166node
То же, что и 6node_143node26node_143node
То же, что и 3node_146node23node_146node
То же, что и 6node_136node26node_136node
Простран-
ство
ГруппаБесконечногранникВершиныРёбраГранимного-
угольник

ван Осса
Примечания
2[4]r[4]22{4}r{4}2
node_14rnode4node
2{}2p{4}2'2{4}rТо же, что и node_h4node4rnode и rnode4node_14rnode, r = 2,3,4,6
[4,4]{4,4}node_14node4node24{}2{4}{∞}То же, что и node_h4node4node и node4node_14node




node_143node4node
node_144node4node
node_146node4node
29
16
36
{}2

То же, что и node_h4node43node и 3node4node_143node
То же, что и node_h4node44node и 4node4node_144node
То же, что и node_h4node46node и 6node4node_146node[33]
Простран-
ство
ГруппаМногогранникВершиныРёбраГранибесконечно-
угольник

ван Осса
Примечания
2[6]2[3]2
= [6,3]
{3,6}
node_13node6node
13{}2{3}{∞}Вещественная треугольная мозаика
{6,3}node_16node3node23{}1{6}Вещественная
шестиугольная мозаика
3[4]3[3]33{3}3{4}33node_133node43node183{}33{3}33{4}6То же, что и 3node_13split1branchlabel-33
3{4}3{3}33node_143node33node383{}23{4}33{12}2
4[3]4[3]44{3}4{3}44node_134node34node164{}14{3}44{4}4Самодвойственный, то же, что и node_h44node34node
4[3]4[4]24{3}4{4}24node_134node4node1124{}34{3}42{8}4То же, что и 4node34node_134node
2{4}4{3}4node_144node34node312{}12{4}44{4}4

Правильные комплексные 3-бесконечногранники

Существует 16 правильных комплексных бесконечногранников в . Коксетер дал двенадцати из них символы , где q ограничено выражением . Их можно разложить на произведение бесконечногранников: pnode_14node3node4rnode = pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode. В первом случае имеем кубические соты[англ.]* в .

Ранг 4
Простран-
ство
Группа3-бесконечногранникВершиныРёбраГраниЯчейкибесконечно-
угольники

ван Осса
Примечания
p[4]2[3]2[4]r
pnode_14node3node4rnode
p{}То же, что и pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode
2[4]2[3]2[4]2
=[4,3,4]

node_14node3node4node
{}{4}{4,3}Кубические соты[англ.]*
То же, что и node_1infinnode2node_1infinnode2node_1infinnode или node_1infinnode_12node_1infinnode_12node_1infinnode_1 или node_14node3node4node_1

3node_14node3node4node
3{}3{4}23{4}2{3}2То же, что и 3node_112node23node_112node23node_112node или 3node_112node23node_163node_123node_163node_1 или 3node_14node3node43node_1

node_14node3node43node
{}{4}{4,3}То же, что и node_1123node2node_1123node2node_1123node

3node_14node3node43node
То же, что и 3node_163node23node_163node23node_163node

4node_14node3node4node
То же, что и 4node_18node24node_18node24node_18node или 4node_18node24node_144node_124node_144node_1 или 4node_14node3node44node_1

node_14node3node44node
{}{4}{4,3}То же, что и node_184node2node_184node2node_184node

4node_14node3node44node
4{}4{4}24{4}2{3}2То же, что и 4node_144node24node_144node24node_144node

6node_14node3node4node
То же, что и 6node_16node26node_16node26node_16node или 6node_136node_126node_136node_126node_136node_1 или 6node_14node3node46node_1

node_14node3node46node
{}{4}{4,3}То же, что и node_166node2node_166node2node_166node

6node_14node3node43node
То же, что и 6node_143node26node_143node26node_143node

6node_14node3node43node
То же, что и 6node_143node26node_143node26node_143node
6[4]2[3]2[4]6
6node_14node3node46node
6{}То же, что и 6node_136node26node_136node26node_136node
Ранг 4, исключительные случаи
Простран-
ство
Группа3-бесконечногранникВершиныРёбраГраниЯчейкибесконечно-
угольник

ван Осса
Примечания

3node_133node33node4node
124 27 2 То же, что и 3node_133nodesplit1nodeslabel-33

node_143node33node33node
227 {}24 1

node_13node43node33node
127 {}72 8

3node_133node4node3node
872 27 1 То же, что и 3node33node_1split1nodeslabel-33 или 3node33node_133node4node

Правильные комплексные 4-бесконечногранники

Существует 15 правильных комплексных бесконечногранников в . Коксетер дал двенадцати из них символы , где q ограничено выражением . Они могут быть разложены в произведение бесконечногранников: pnode_14node3node3node4rnode = pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode. В первом случае имеем в качестве вещественных решений тессерактовые соты[англ.]. 16-ячеечные соты[англ.] и 24-ячеечные соты[англ.] в . Последнее решение имеет в качестве элементов многогранники Виттинга[англ.].

Ранг 5
Простран-
ство
Группа4-бесконечногранникВершиныРёбраГраниЯчейки4-граниБесконечно-
угольник
ван Осса
Примечания

pnode_14node3node3node4rnode
То же, что и pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode

node_14node3node3node4node
{}{4}{4,3}{4,3,3}{∞}Тессерактовые соты[англ.]
То же, что и node_1infinnode2node_1infinnode2node_1infinnode2node_1infinnode

=[3,4,3,3]
{3,3,4,3}
node_13node3node4node3node
112 {}32 {3}24 {3,3}3 {3,3,4}Вещественные
16-ячеечные соты[англ.]
То же, что и nodes_10rusplit2nodesplit1nodes
{3,4,3,3}
node_13node4node3node3node
324 {}32 {3}12 {3,4}1 {3,4,3}Вещественные
24-ячеечные соты[англ.]
То же, что и nodessplit2node_1split1nodes или node3node_13node4node3node

3node_133node33node33node33node
180 270 80 1 представление 521[англ.]

Правильные комплексные 5-бесконечногранники и выше

Существует только 12 правильных комплексных бесконечногранников в и выше[34], которые обозначаются символами , где q ограничено выражением . Их можно разложить на произведение n бесконечногранников: pnode_14node3node3node3node4rnode = pnode_1qrnode2pnode_1qrnodepnode_1qrnode2pnode_1qrnode. В первом случае имеем гиперкубические соты в .

Ранг 6
Простран-
ство
Группа5-бесконечногранникиВершиныРёбраГраниЯчейки4-грани5-граниМного-
угольники
ван Осса
Примечания

pnode_14node3node3node3node4rnode
То же, что и pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode2pnode_1qrnode

=[4,3,3,3,4]

node_14node3node3node3node4node
{}{4}{4,3}{4,3,3}{4,3,3,3}{∞}5-кубические соты[англ.]
То же, что и node_1infinnode2node_1infinnode2node_1infinnode2node_1infinnode2node_1infinnode

Многоугольники ван Осса

Красный квадрат (многоугольник ван Осса) на плоскости ht, hf, содержащий центр правильного октаэдра.

Многоугольник ван Осса является правильным многоугольником на плоскости (вещественной плоскости или комплексной плоскости ), в которой лежат как рёбра, так и барицентр правильного многогранника, и который образован элементами многогранника. Не все правильные многогранники имеют многоугольники ван Осса.

Например, многоугольники ван Осса вещественного октаэдра — это три квадрата, плоскости которых проходят через центр октаэдра. Для контраста, куб не имеет многоугольников ван Осса, поскольку плоскость от ребра к центру рассекает по диагонали две квадратные грани, так что два ребра куба на полученной плоскости не образуют многоугольника.

Бесконечные соты также имеют многоугольники ван Осса. Например, вещественная квадратная мозаика и треугольная мозаика имеют апейрогоны {∞} в качестве многоугольников ван Осса[35].

Многоугольник ван Осса правильного комплексного многогранника вида …, если существует, имеет p-рёбер.

Неправильные комплексные многогранники

Произведение комплексных многогранников

Пример произведения комплексных многогранников

Комплексное произведение многоугольников node_125node_1 или ,
имеет 10 вершин, связанных пятью 2-рёбрами и двумя 5-рёбрами, и имеет представление как 3-мерная пятиугольная призма.

Двойственный многоугольник ,
имеет 7 вершин, находящихся в середине исходных рёбер, соединённых 10 рёбрами. Его вещественным представлением является пятиугольная бипирамида.

Некоторые комплексные многогранники можно представить как прямое произведение. Эти произведения многогранников не являются строго правильными, поскольку имеют более одного типа фасет, но некоторые могут представить более низкие симметрии правильных форм, если все ортогональные многогранники одинаковы. Например, произведение или pnode_12pnode_1 двух 1-мерных многогранников является тем же, что и правильный многогранник или pnode_14node. Более общие произведения, наподобие имеют вещественные представления как 4-мерные p-q дуопризмы. Двойственный многогранник произведения многогранников можно записать как сумму и он имеет вещественное представление как 4-мерная p-q дуопирамида[англ.]. Многогранник может иметь симметрию, удвоенную по сравнению с правильным комплексным многогранником или node_14pnode.

Аналогично, комплексный многогранник можно построить как тройное произведение: или pnode_12cpnode_12cpnode_1 — то же, что и правильный обобщённый куб, или pnode_14node3node, как и произведение или pnode_14node2pnode_1[36].

Квазиправильные многогранники

Квазиправильный многоугольник является усечением правильного многоугольника. Квазиправильный многоугольник pnode_1qrnode_1 содержит чередование рёбер правильных многоугольников pnode_1qrnode и pnodeqrnode_1. Квазиправильный многоугольник имеет p вершин на p-рёбрах правильных видов.

Примеры квазиправильных многогранников
p[q]r2[4]23[4]24[4]25[4]26[4]27[4]28[4]23[3]33[4]3
Правильный
pnode_1qrnode

node_14node
4 2-ребра

3node_14node
9 3-рёбер

4node_14node
16 4-рёбер

5node_14node
25 5-рёбер

6node_14node
36 6-рёбер

7node_14node
49 8-рёбер

8node_14node
64 8-ребра

3node_133node

3node_143node
Квази-
правильный
pnode_1qrnode_1

node_14node_1 = node_18node
4+4 2-рёбер

3node_14node_1
6 2-рёбер
9 3-рёбер

4node_14node_1
8 2-рёбер
16 4-рёбер

5node_14node_1
10 2- рёбер
25 5-рёбер

6node_14node_1
12 2-рёбер
36 6-рёбер

7node_14node_1
14 2-рёбер
49 7-рёбер

8node_14node_1
16 2-рёбер
64 8-рёбер

3node_133node_1 = 3node_16node

3node_143node_1 = 3node_18node
Правильный
pnode_1qrnode

node_14node
4 2-ребра

node_143node
6 2-рёбер

node_144node
8 2-рёбер

node_145node
10 2-рёбер

node_146node
12 2-рёбер

node_147node
14 2-рёбер

node_148node
16 2-рёбер

3node_133node

3node_143node

Квазиправильные апейрогоны

Существует 7 квазиправильных комплексных бесконечноугольников, которые чередуют рёбра правильного бесконечноугольника и его двойственного. Расположения вершин[англ.] этого бесконечноугольника имеют представления с правильными и однородными мозаиками евклидовой плоскости. Последний столбец для 6{3}6 содержит бесконечноугольники, которые не только самодвойственны, но для них двойственный совпадает с собой с наложенными шестиугольными рёбрами, так что их квазирегулярные формы также имеют наложенные шестиугольные рёбра и он не может быть нарисован двумя чередующимися цветами, как в других столбцах. Симметрия самодвойственных семейств может быть удвоена, создавая тем самым идентичную геометрию, как в правильных формах: pnode_1qpnode_1 = pnode_12xqnode

Правильный
pnode_1qrnode или p{q}r

4node_18node

4node_144node

6node_16node

6node_143node

3node_112node

3node_163node

6node_136node
Квазиправильный
pnode_1qrnode_1

4node_18node_1

4node_144node_1 = 4node_18node

6node_16node_1

6node_143node_1

3node_112node_1

3node_163node_1 = 3node_112node

6node_136node_1 = 6node_16node
Правильный
двойственный
pnodeqrnode_1 или r{q}p

4node8node_1

4node44node_1

6node6node_1

6node_143node_1

3node12node_1

3node63node_1

6node36node_1

Квазиправильные многоугольники

Пример усечения 3-обобщённого октаэдра, 2{3}2{4}3, node_13node43node, до его предельного полного усечения, показывающий контурные треугольные грани (зелёные) в начале и 2{4}3, node_143node, (голубые) вершинные фигуры, расширяющиеся до новых граней.

Как и в случае вещественных многогранников, комплексный квазиправильный многогранник может быть построен как полное усечение правильного многогранника. Вершины образуются в середине рёбер правильного многогранника, а грани правильного многогранника и их двойственные попеременно располагаются вдоль общих рёбер.

Например, p-обобщённый куб pnode_14node3node,
имеет p3 вершин, 3p2 рёбер и 3p p-обобщённых квадратных граней, в то время как p-обобщённый октаэдр pnode4node3node_1,
имеет 3p вершин, 3p2 рёбер и p3 треугольных граней. Средняя квазиправильная форма p-обобщённого кубоктаэдра pnode4node_13node,
имеет 3p2 вершины, 3p3 рёбер и 3p+p3 граней.

Также полное усечение многогранника Гессе[англ.] 3node_133node33node — это 3node33node_133node, квазиправильная форма, разделяющая геометрию правильного комплексного многогранника 3node_133node4node.

Квазиправильные примеры
Обобщённый куб/октаэдрМногогранник Гессе[англ.]
p=2 (вещ.)p=3p=4p=5p=6
Обобщённые
кубы
pnode_14node3node
(правильный)

Куб, node_14node3node,
8 вершин, 12 2-рёбер
и 6 граней.

3node_14node3node, 27 вершин, 27 3-рёбер и 9 граней, по одной 3node_14node грани (синяя и красная)

4node_14node3node,
64 вершины,
48 4-рёбер
и 12 граней.

5node_14node3node,
125 вершин,
75 5-рёбер
и 15 граней.

6node_14node3node,
216 вершин,
108 6-рёбер
и 18 граней.

3node_133node33node,
27 вершин,
72 6-ребра
и 27 граней.
Обобщённый
кубоктаэдр
pnode4node_13node
(квазиправильный)

Кубооктаэдр
node4node_13node,
12 вершин,
24 2-ребра
и 6+8 граней.

3node4node_13node,
27 вершин,
81 2-ребро
и 9+27 граней,
одна node_143node грань (синяя)

4node4node_13node,
48 вершин,
192 2-ребра
и 12+64 грани,
одна node_144node грань (синяя)

5node4node_13node,
75 вершин,
375 2-рёбер
и 15+125 граней.

6node4node_13node,
108 вершин,
648 2-рёбер
и 18+216 граней.

3node33node_133node = 3node_133node4node,
72 вершины,
216 3-рёбер
и 54 грани.
Обобщённый
октаэдр
pnode4node3node_1
(правильный)

Октаэдр
node4node3node_1,
6 вершин,
12 2-рёбер
и 8 {3} граней.

3node4node3node_1,
9 вершин,
27 2-рёбер
и 27 {3} граней.

4node4node3node_1,
12 вершин,
48 2-рёбер
и 64 {3} грани.

5node4node3node_1,
15 вершин,
75 2-рёбер
и 125 {3} граней.

6node4node3node_1,
18 вершин,
108 2-рёбер
и 216 {3} граней.

3node33node33node_1,
27 вершин,
72 6-ребра
и 27 граней.

Другие комплексные многогранники с комплексными отражениями периода два

Другие неправильные комплексные многогранники могут быть построены с помощью комплексных групп отражений, которые не дают линейных графов Коксетера. В диаграммах Коксетера с петлями Коксетер отмечает период, как в диаграмме node_13split1branch или символе и группе [37][38]. Эти комплексные многогранники не исследованы систематически за пределами нескольких частных случаев.

Группа nodepsplit1branch определяется 3 комплексными отражениями, , все порядка 2: . Период p можно рассматривать как двойное вращение в вещественном пространстве .

Как и в случае построений Витхоффа, для многогранников, генерируемых отражениями, число вершин многогранника, имеющего диаграмму Коксетера с одним кружком, равно порядку группы, разделённой на порядок подгруппы, в которой обведённый узел удалён. Например, вещественный куб имеет диаграмму Коксетера node_14node3node, с октаэдральной симметрией[англ.] node4node3node порядка 48 и подгруппу диэдральной симметрии node3node порядка 6, так что число вершин куба равно s 48/6=8. Фасеты строятся путём удаления одного узла, самого удалённого от узла с кружком, например node_14node для куба. Вершинные фигуры генерируются путём удаления обведённого узла и помещения кружка или кружков на соседние узлы, node_13node для куба.

Коксетер представляет эти группы следующими символами. Некоторые группу имеют одинаковый порядок, но различную структуру, определяя то же расположение вершин[англ.] в комплексных многогранниках, но различные рёбра и элементы более высокой размерности, как в диаграммах nodepsplit1branch и node3split1branchlabelp с p≠3[39]

Группы, генерируемые комплексными отражениями
Диаграмма КоксетераПорядокСимвол или положение в таблицеVII Шепарда или Тодда (1954)
branchlabelp, (nodepsplit1branch и node3split1branchlabelp), node3node3split1branchlabelp, node3node3node3split1branchlabelp
pn − 1 n!, p ≥ 3
node3split1branch3abnodes, node3split1branch3abnodes3anodea72•6!, 108•9!№ 33, 34, ,
node4split1branchlabel4, (node4split1branchlabel5 и node5split1branchlabel4), (node3node4split1branch и node3node3split1-43branch)14•4!, 3•6!, 64•5!№ 24, 27, 29

Коксетер называет некоторые из этих комплексных многогранников почти правильными, поскольку они имеют правильные фасеты и вершинные фигуры. Первый является вариантом обобщённого кросс-многогранника с меньшей симметрией в . Второй является дробным обобщённым кубом, в котором p-рёбра сведены в отдельные вершины, оставляя простые 2-рёбра. Три из них связаны с конечным правильным косым многогранником в .

Некоторые почти правильные комплексные многогранники[40]
Простран
ство
ГруппаПорядокСимволы
Коксетера
ВершиныРёбраГраниВершинная
фигура
Примечания

node3split1branchlabelp
p=2,3,4…

node_13split1branchlabelp
3p3p2{3}{2p}Символ Шепарда
то же, что и node_13node4pnode

node3split1branch_10llabelp
p2{3}{6}Символ Шепарда

nodesplit1nodes
24
node_1split1nodes
6128 {3}{4}То же, что и node_13node4node = вещественный октаэдр

nodesplit1nodes_10lu
464 {3}{3}1/2 node_h4node3node = = вещественный тетраэдр

node3split1branch
54
node_13split1branch
927{3}{6}Символ Шепарда
то же, что и node_13node43node

node3split1branch_10l
927{3}{6}Символ Шепарда
1/3

node3split1branchlabel4
96
node_13split1branchlabel4
1248{3}{8}Символ Шепарда
то же, что и node_13node44node

node3split1branch_10llabel4
16{3}{6}Символ Шепарда
1/4

node3split1branchlabel5
150
node_13split1branchlabel5
1575{3}{10}Символ Шепарда
то же, что и node_13node45node

node3split1branch_10llabel5
25{3}{6}Символ Шепарда
1/5

node3split1branchlabel6
216
node_13split1branchlabel6
18216{3}{12}Символ Шепарда
то же, что и node_13node46node

node3split1branch_10llabel6
36{3}{6}Символ Шепарда
1/6

node4split1branchlabel4
336
node_14split1branchlabel4
42168112 {3}{8} представление {3,8|,4} = {3,8}8

node4split1branch_10llabel4
56{3}{6}

node4split1branchlabel5
2160
node_14split1branchlabel5
2161080720 {3}{10} представление

node4split1branch_10llabel5
360{3}{6}

node5split1branchlabel4

node_15split1branchlabel4
2701080720 {3}{8} представление

node5split1branch_10llabel4
360{3}{6}

Коксетер определил и другие группы с антиунитарным построением, например, эти три. Первая группа была открыта и нарисована Макмуллен, Питер[англ.] в 1966[41]

Некоторые другие почти правильные комплексные многогранники[40]
Простран
ство
ГруппаПорядокСимволы
Коксетера
ВершиныРёбраГраниВершинная
фигура
Примечания

nodeanti3split1-44branch
336
node_1anti3split1-44branch
5616884 {4}{6} представление

nodeanti3split1-44branchlabel5
2160
node_1anti3split1-44branchlabel5
2161080540 {4}{10} представление

nodeanti3split1-55branchlabel4

node_1anti3split1-55branchlabel4
2701080432 {5}{8} представление
Некоторые комплексные 4-многогранники[40]
Простран
ство
ГруппаПорядокСимволы
Коксетера
ВершиныДругие
элементы
ЯчейкиВершинная
фигура
Примечания

node3node3split1branchlabelp
p=2,3,4…

node_13node3split1branchlabelp
4pnode_13node3nodenode_13split1branchlabelpШепард
то же, что и
node_13node3node4pnode

node3node3split1branch_10lulabelp
node_13node3node
node3split1branch_10lulabelp
node3node_13node_1Шепард


node3nodesplit1nodes
192
node_13nodesplit1nodes
824 ребра
32 грани
16 node_13node3nodenode_1split1nodes node_13node3node4node, вещественный шестнадцатиячейник

node3nodesplit1nodes_10lu
1/2 node3node3node4node_h = , вещественный шестнадцатиячейник

node3node3split1branch
648
node_13node3split1branch
12node_13node3nodenode_13split1branchШепард
то же, что и
node_13node3node43node

node3node3split1branch_10lu
27node_13node3node
node3split1branch_10lu
node3node_13node_1Шепард

node3node3split1branchlabel4
1536
node_13node3split1branchlabel4
16node_13node3nodenode_13split1branchlabel4Шепард
то же, что и
node_13node3node44node

node3node3split1branch_10lulabel4
64node_13node3node
node3split1branch_10lulabel4
node3node_13node_1Шепард

node3node3split1-43branch
7680
node_13node3split1-43branch
80node_13node3nodenode_13split1-43branchШепард

node3node3split1-43branch_01l
160node_13node3node
node3split1-43branch_01l
node3node_14node_1Шепард
(11 14 2)3
node3node3split1-43branch_10l
320node_13node3node
node3split1-43branch_10l
node3node_13node_1Шепард

node3node4split1branch

node_13node4split1branch
80640 рёбер
1280 треугольников
640 node_13node3nodenode_14split1branch

node3node4split1branch_10lu
320node_13node3node
node4split1branch_10lu
node3node_13node_1
Некоторые комплексные 5-многогранники[40]
Простран
ство
ГруппаПорядокСимволы
Коксетера
ВершиныРёбраФасетыВершинная
фигура
Примечания

node3node3node3split1branchlabelp
p=2,3,4…
120p4
node_13node3node3split1branchlabelp
5pnode_13node3node3nodenode_13node3split1branchlabelpШепард
то же, что и node_13node3node3node4pnode

node3node3node3split1branch_10lulabelp
node_13node3node3node
node3node3split1branch_10lulabelp
node3node3node_13node_1Шепард
1/p γp
5

node3split1branch3abnodes
51840
node3split1branch3abnodes_10l
80node3split1branch3anodea_1
branch3abnodes_10l
node3split1branch_10lr3bnodebШепард

node_13split1branch3abnodes
432node_13split1branch3anodeabranch_113abnodesШепард
Некоторые комплексные 6-многогранники[40]
Простран
ство
ГруппаПорядокСимволы
Коксетера
ВершиныРёбраФасетыВершинная
фигура
Примечания

node3node3node3node3split1branchlabelp
p=2,3,4…

node_13node3node3node3split1branchlabelp
6pnode_13node3node3node3nodenode_13node3node3split1branchlabelpШепард
то же, что и
node_13node3node3node3node4pnode

node3node3node3node3split1branch_10lulabelp
node_13node3node3node3node
node3node3node3split1branch_10lulabelp
node3node3node_13node_1Шепард

node3split1branch3abnodes3anodea
39191040
node3split1branch3abnodes3anodea_1
756branch3abnodes3anodea_1
node3split1branch3anodea3anodea_1
node3split1branch3abnodes_10lШепард

node3split1branch3abnodes_01lr3anodea
4032node3split1branch3abnodes_01l
branch3abnodes_01lr3anodea
node3split1branch_01lr3anodea3anodeaШепард

node_13split1branch3abnodes3anodea
54432node_13split1branch3abnodes
node_13split1branch3anodea3anodea
branch_113abnodes3anodeaШепард

Визуализация

Примечания

  1. Orlik, Reiner, Shepler, 2002, с. 477–492.
  2. Coxeter, 1957, с. 115.
  3. Coxeter, 1991, 11.3 Petrie Polygon, простой h-угольник, образованный орбитой флага () для произведения двух генерирующих отражений любого незвёздного правильного комплексного многоугольника, .
  4. Coxeter, 1991, 11.1 Regular complex polygons, с. 103.
  5. Shephard 1952; «Из соглашений, которые мы используем для определения понятия внутренности многогранника, видим, что в унитарном пространстве, где числа не могут быть упорядочены, понятие внутренности определить невозможно.
    Поэтому … нам следует рассматривать унитарные многогранник как конфигурации.»
  6. Coxeter, 1957, с. 96.
  7. Coxeter, 1957, с. 177, Table III.
  8. Coxeter, 1957, с. xiv.
  9. Lehrer, Taylor, 2009, с. 87.
  10. Coxeter, 1957, Table IV. The regular polygons, с. 178—179.
  11. 1 2 Coxeter, 1957, с. 108.
  12. Coxeter, 1957, с. 109.
  13. Coxeter, 1957, с. 111.
  14. Coxeter, 1957, с. 30, diagram и p. 47 indices for 8 3-рёбер.
  15. 1 2 Coxeter, 1957, с. 110.
  16. Coxeter, 1957, с. 48.
  17. Coxeter, 1957, с. 49.
  18. Coxeter, 1957, с. 116–140.
  19. Coxeter, 1957, с. 118–119.
  20. Coxeter, 1957, с. 118—119.
  21. Coxeter, 1991, с. 29.
  22. Coxeter, 1957, Table V. The nonstarry regular polyhedra и 4-polytopes, с. 180.
  23. 1 2 Coxeter, 1957, с. 131.
  24. Coxeter, 1957, с. 126.
  25. Coxeter, 1957, с. 125.
  26. Coxeter, 1957, с. 180.
  27. Coxeter, 1991, Table VI. The regular honeycombs, с. 180.
  28. Coxeter, 1991, с. 174.
  29. Coxeter, 1991, Table VI. The regular honeycombs, с. 111, 136.
  30. Coxeter, 1957, с. 178–179.
  31. Coxeter, 1991, с. 111—112, 11.6 Apeirogons.
  32. Coxeter, 1991, с. 140.
  33. Coxeter, 1957, с. 139—140.
  34. Coxeter, 1991, с. 146.
  35. Coxeter, 1991, с. 141.
  36. Coxeter, 1991, с. 118–119, 138.
  37. Coxeter, 1991, Chapter 14, Almost regular polytopes, с. 156–174.
  38. Coxeter, 1957.
  39. Coxeter, 1966, с. 422—423.
  40. 1 2 3 4 5 Coxeter, 1957, с. 271, Table III: Some Complex Polytopes.
  41. Coxeter, 1991, 14.6 McMullen's two polyhedral with 84 square грани, с. 166—171.
  42. Coxeter, 1991, с. 172—173.

Литература

  • Coxeter H.S.M. Groups generated by unitary reflections of period two // Canad. J. Math.. — 1957. — Вып. 9. — С. 243—272.
  • Kaleidoscopes: Selected Writings of H.S.M. Coxeter / сост. F. Arthur Sherk, Peter McMullen, Anthony C. Thompson, Asia Ivić Weiss. — Wiley-Interscience, 1995. — Т. 19. — (Wiley-Interscience and Canadian Mathematics Series of Monographs and Texts). — ISBN 0471010030.
  • Coxeter. Finite Groups Generated by Unitary Reflections // The Graphical Notation. — 1966. — Вып. 4. — С. 422—423.
  • Coxeter H.S.M. Regular Complex Polytopes. — 2nd. — Cambridge University Press, 1991. — ISBN 978-0-521-39490-1.
  • Peter Orlik, Victor Reiner, Anne V. Shepler. The sign representation for Shephard groups // Mathematische Annalen. — 2002. — Март (т. 322, вып. 3). — С. 477–492. — doi:10.1007/s002080200001.
  • Coxeter, H. S. M. , Moser W. O. J. Generators and Relations for Discrete Groups. — New York: Springer-Verlag, 1980. — С. 67–80. — ISBN 0-387-09212-9.
  • Coxeter, H. S. M., Shephard, G.C. Portraits of a family of complex polytopes // Leonardo. — 1992. — Т. 25, вып. 3/4. — С. 239–244.
  • Shephard G.C. Regular complex polytopes // Proc. London math. Soc.. — 1952. — Т. 2. — С. 82–97.
  • Shephard G. C., Todd J. A. Finite unitary reflection groups // Canadian Journal of Mathematics. — 1954. — Вып. 6. — С. 274—304. (недоступная ссылка)
  • Gustav I. Lehrer, Donald E. Taylor. Unitary Reflection Groups. — Cambridge University Press, 2009.

Литература для дальнейшего чтения