ن - فليك

الرقاقة ذات n ضلعًا ، أو الرقاقة المتعددة ، أو مضلع سيربينسكي ذو n ضلعًا ، [ 1 ] : 1 هو شكل كسري يُنشأ من مضلع ذي n ضلعًا . يُستبدل هذا المضلع برقاقة من مضلعات أصغر ذات n ضلعًا، بحيث توضع المضلعات المُكبّرة عند الرؤوس ، وأحيانًا في المركز. تُكرر هذه العملية بشكل متكرر للحصول على الشكل الكسري. عادةً، يُشترط أيضًا أن تتلامس المضلعات ذات n ضلعًا دون أن تتداخل.

في بعدين

أكثر أنواع الرقائق ذات البعد n شيوعًا ثنائية الأبعاد (من حيث بُعدها الطوبولوجي ) وتتكون من مضلعات. الحالات الخاصة الأربع الأكثر شيوعًا تتكون من مثلثات ومربعات وخماسيات وسداسيات، ولكن يمكن توسيعها لتشمل أي مضلع. [ 1 ] : 2 حدودها هي منحنى فون كوخ بأنواع مختلفة - اعتمادًا على المضلع ذي n ضلعًا - وتحتوي على عدد لا نهائي من منحنيات كوخ. تشغل هذه الأشكال الكسورية مساحة صفرية، ومع ذلك لها محيط لا نهائي.

صيغة عامل المقياس r لأي رقاقة n هي: [ 2 ]

ر=12(1+ك=1ن/4كوس2πكن){\displaystyle r={\frac {1}{2\left(1+\displaystyle \sum _{k=1}^{\lfloor n/4\rfloor }{\cos {\frac {2\pi k}{n}}}\right)}}}

حيث تُحسب قيمة جيب التمام بالراديان، و n هو عدد أضلاع المضلع ذي n ضلعًا. بُعد هاوسدورف لرقاقة ذات n ضلعًا هوسجلمسجلر{\displaystyle \textstyle {\frac {\log m}{\log r}}}، حيث يمثل m عدد المضلعات في كل رقاقة فردية و r هو عامل المقياس.

مثلث سيربينسكي

مثلث سيربينسكي هو رقاقة من الرتبة n تتكون من رقاقات متتالية من ثلاثة مثلثات. تتكون كل رقاقة من وضع مثلثات مصغرة بمقدار 1/2 في كل زاوية من زوايا المثلث الذي تحل محله. بُعد هاوسدورف الخاص به يساويسجل(3)سجل(2){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(3)}{\log(2)}}}≈ 1.585. الـسجل(3)سجل(2){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(3)}{\log(2)}}}يتم الحصول على ذلك لأن كل تكرار يحتوي على 3 مثلثات يتم تغيير حجمها بمقدار  1/2.

كسرية فيسيك

التكرار الخامس لكسر فيسيك

إذا تم إنشاء مضلع سيربينسكي رباعي الأضلاع وفقًا للتعريف المعطى، فسيكون عامل المقياس 1/2، وسيكون الشكل الكسري ببساطة مربعًا. أما البديل الأكثر إثارة للاهتمام، وهو شكل فيسيك الكسري ، والذي يُطلق عليه نادرًا اسم "الرقاقة الرباعية"، فيتكون من رقائق متتالية من خمسة مربعات مُصغّرة بمقدار 1/3. تتكون كل رقاقة إما بوضع مربع مُصغّر في كل زاوية ومربع آخر في المركز، أو بوضع مربع على كل جانب من جوانب المربع ومربع آخر في المركز. بُعد هاوسدورف الخاص به يساويسجل(5)سجل(3){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(5)}{\log(3)}}}≈ 1.4650. الـسجل(5)سجل(3){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(5)}{\log(3)}}}يتم الحصول على ذلك لأن كل تكرار يحتوي على 5 مربعات يتم تغيير حجمها بمقدار 1/3. حدود فركتل فيسيك هي منحنى كوخ تربيعي من النوع 1 .

بنتافليك

تكبير حدود أحد أشكال الرقاقة الخماسية

تتكون رقاقة الخماسي، أو خماسي سيربينسكي، من رقائق متتالية من ستة أشكال خماسية منتظمة. [ 3 ] تتكون كل رقاقة من وضع شكل خماسي في كل زاوية وشكل خماسي في المركز. بُعدها الهاوسدورفي يساويسجل(6)سجل(1+φ){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(6)}{\log(1+\varphi )}}}≈ 1.8617، حيثφ=1+52{\displaystyle \textstyle {\varphi ={\frac {1+{\sqrt {5}}}{2}}}}( النسبة الذهبية ).سجل(6)سجل(1+φ){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(6)}{\log(1+\varphi )}}}يتم الحصول على ذلك لأن كل تكرار يحتوي على 6 أشكال خماسية يتم تغيير حجمها بواسطة11+φ{\displaystyle \textstyle {\frac {1}{1+\varphi }}}. حدود الرقاقة الخماسية هي منحنى كوخ بزاوية 72 درجة.

يوجد أيضًا نوع مختلف من رقاقة البنتافليك لا يحتوي على شكل خماسي مركزي. بُعد هاوسدورف الخاص به يساويسجل(5)سجل(1+φ){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(5)}{\log(1+\varphi )}}}≈ 1.6723. لا يزال هذا التباين يحتوي على عدد لا نهائي من منحنيات كوخ، لكنها أكثر وضوحًا إلى حد ما.

يمكن أن تغطي الأنماط المتحدة المركز من البلاطات ذات الشكل الحدودي الخماسي المستوى، مع تغطية النقطة المركزية بشكل ثالث يتكون من أجزاء من منحنى كوخ بزاوية 72 درجة، مع تناظر دوراني وانعكاسي خماسي أيضًا.

رقائق سداسية

تتكون رقاقة سداسية من رقائق متتالية، كل رقاقة منها مكونة من سبعة سداسيات منتظمة. [ 4 ] تُشكل كل رقاقة بوضع سداسي مُصغّر في كل زاوية وسداسي آخر في المركز. تحتوي كل دورة على 7 سداسيات مُصغّرة بمقدار 1/3. لذلك، تحتوي الرقاقة السداسية على 7n - 1 سداسيات في دورتها n ، ويكون بُعد هاوسدورف الخاص بها مساويًا لـسجل(7)سجل(3){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(7)}{\log(3)}}}≈ 1.7712. حدود الرقاقة السداسية هي منحنى كوخ القياسي بزاوية 60 درجة، وتحتوي على عدد لا نهائي من رقاقات كوخ الثلجية . كما أن إسقاط مكعب كانتور على المستوى العمودي على قطره الرئيسي هو رقاقة سداسية. وقد استُخدمت الرقاقة السداسية في تصميم الهوائيات [ 4 ] والألياف البصرية [ 5 ] .

كما هو الحال مع الرقاقة الخماسية، يوجد أيضًا نوع مختلف من الرقاقة السداسية، يُسمى سداسي سيربينسكي، والذي لا يحتوي على سداسي مركزي. [ 6 ] بُعد هاوسدورف الخاص به يساويسجل(6)سجل(3){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(6)}{\log(3)}}}≈ 1.6309. لا يزال هذا التباين يحتوي على عدد لا نهائي من منحنيات كوخ بزاوية 60 درجة.

بولي فليك

رقائق n (بدون مضلعات مركزية) من الأضلاع 3 إلى 10 والرتب من 0 إلى 4 [ 7 ] (انقر أو اضغط للتكبير).
رقائق n (مع مضلعات مركزية) من الأضلاع 3 إلى 10 والرتب من 0 إلى 4 [ 7 ] (انقر أو اضغط للتكبير).

توجد أيضًا رقائق من نوع n ذات مضلعات أعلى، على الرغم من أنها أقل شيوعًا وعادةً لا تحتوي على مضلع مركزي. [إذا تم إنشاء مضلع مركزي، فإن عامل المقياس يختلف بالنسبة للمضلعات الفردية والزوجية.]ن{\displaystyle n}:R=1-2ر{\displaystyle R=1-2r}حتىن{\displaystyle n}وR=1-رجos(π/ن)-ر{\displaystyle \textstyle {R={\frac {1-r}{cos(\pi /n)}}-r}}للفردين{\displaystyle n}تُعرض بعض الأمثلة أدناه؛ من الرقائق ذات 7 إلى 12 رقاقة. على الرغم من أن الأمر قد لا يكون واضحًا، إلا أن هذه الرقائق المتعددة ذات العدد الأكبر من الرقائق لا تزال تحتوي على عدد لا نهائي من منحنيات كوخ، ولكن زاوية منحنيات كوخ تتناقص مع ازدياد قيمة n . يُعد حساب أبعاد هاوسدورف الخاصة بها أصعب قليلًا من حساب أبعاد الرقائق ذات العدد الأقل من الرقائق (n) لأن عامل المقياس فيها أقل وضوحًا. ومع ذلك، فإن بُعد هاوسدورف دائمًا أقل من اثنين ولكنه ليس أقل من واحد. تُعد رقاقة ∞ رقاقة مثيرة للاهتمام ذات عدد n ، لأنه مع ازدياد قيمة n ، يقترب بُعد هاوسدورف الخاص بها من 1 ، [ 1 ] : 7

في ثلاثة أبعاد

يمكن تعميم الرقائق ذات البعد n إلى أبعاد أعلى، وتحديدًا إلى بُعد طوبولوجي ثلاثي. [ 8 ] وبدلًا من المضلعات، تُستبدل المجسمات متعددة السطوح المنتظمة بشكل متكرر. ومع ذلك، فبينما يوجد عدد لا نهائي من المضلعات المنتظمة، لا يوجد سوى خمسة مجسمات متعددة السطوح منتظمة ومحدبة. ولهذا السبب، تُسمى الرقائق ثلاثية الأبعاد ذات البعد n أيضًا بالكسور الصلبة الأفلاطونية . [ 9 ] في ثلاثة أبعاد، يكون حجم الكسور صفرًا.

رباعي الأوجه سيربينسكي

يتكون رباعي الأوجه سيربينسكي من رقائق متتالية من أربعة رباعيات أوجه منتظمة. تتكون كل رقاقة من وضع رباعي أوجه مصغر بمقدار النصف في كل زاوية. بُعد هاوسدورف الخاص به يساويسجل(4)سجل(2){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(4)}{\log(2)}}}، وهو يساوي بالضبط  2. يوجد على كل وجه مثلث سيربينسكي ويحتوي على عدد لا نهائي منه.

رقاقة سداسية الأوجه

رقاقة سداسية الأوجه، أو مكعبة، مُعرَّفة بنفس طريقة تعريف رباعي الأوجه سيربينسكي، هي ببساطة مكعب [ 10 ] وليست مثيرة للاهتمام كشكل كسري. ومع ذلك، هناك بديلان جذابان. أحدهما هو إسفنجة مينجر ، حيث يُستبدل كل مكعب بحلقة ثلاثية الأبعاد من المكعبات. بُعد هاوسدورف الخاص بها هوسجل(20)سجل(3){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(20)}{\log(3)}}}≈ 2.7268.

يمكن إنتاج رقاقة سداسية الأوجه أخرى بطريقة مشابهة لكسر فيسيك الممتد إلى ثلاثة أبعاد. يُقسّم كل مكعب إلى 27 مكعبًا أصغر مع الاحتفاظ بالصليب المركزي، وهو عكس إسفنجة مينجر حيث يُزال الصليب. مع ذلك، فهي ليست مكملة لإسفنجة مينجر. بُعدها الهاوسدورفي هوسجل(7)سجل(3){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(7)}{\log(3)}}}≈ 1.7712، لأن تقاطع 7 مكعبات، كل منها مصغر بمقدار 1/3، يحل محل كل مكعب.

رقاقة ثمانية الأوجه

تتكون رقاقة ثماني السطوح، أو ثماني السطوح سيربينسكي، من رقائق متتالية من ستة ثمانيات سطوح منتظمة. تتشكل كل رقاقة بوضع ثماني سطوح مصغر بمقدار النصف في كل زاوية. بُعدها الهاوسدورفي يساويسجل(6)سجل(2){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(6)}{\log(2)}}}≈ 2.5849. يوجد على كل وجه مثلث سيربينسكي ويحتوي على عدد لا نهائي منه.

رقاقة دوديكاهيدرون

تتكون رقاقة الدوديكاهيدرون، أو دوديكاهيدرون سيربينسكي، من رقائق متتالية من عشرين دوديكاهيدرون منتظم. تتكون كل رقاقة بوضع دوديكاهيدرون مصغر بنسبة12+φ{\displaystyle \textstyle {\frac {1}{2+\varphi }}}في كل زاوية. بُعدها الهاوسدورفي يساويسجل(20)سجل(2+φ){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(20)}{\log(2+\varphi )}}}≈ 2.3296.

رقاقة عشرونية الوجوه

تتكون رقاقة الإيكوساهيدرون، أو الإيكوساهيدرون سيربينسكي، من رقائق متتالية من اثني عشر إيكوساهيدرون منتظم. تتشكل كل رقاقة بوضع إيكوساهيدرون مُقاسًا بـ11+φ{\displaystyle \textstyle {\frac {1}{1+\varphi }}}في كل زاوية. بُعدها الهاوسدورفي يساويسجل(12)سجل(1+φ){\displaystyle \textstyle {\frac {\log(12)}{\log(1+\varphi )}}}≈ 2.5819.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 دينيس، كيفن؛ شليكر، ستيفن، سيربينسكي ن -غونز (PDF)
  2. ريدل، لاري. "مضلعات سيربينسكي من الرتبة n" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مايو 2011 .
  3. وايسشتاين، إريك دبليو. "بنتافليك" . ماث وورلد .
  4. 1 2 تشودري، إس إم؛ ماتين، إم إيه (2012)، "تأثير المستوى الأرضي لسطح الانتقائية الترددية على التكرار الثاني لهوائي الرقعة الكسرية سداسي الرقائق"، المؤتمر الدولي السابع للهندسة الكهربائية والحاسوبية (ICECE 2012) ، الصفحات 694-697 ، doi : 10.1109/ICECE.2012.6471645 ، ISBN  978-1-4673-1436-7.
  5. لاي، تشنغ شوان (2012)، الألياف البصرية ذاتية التشابه ، أطروحة دكتوراه، جامعة سيراكيوز، كلية إل سي سميث للهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب.
  6. ديفاني، روبرت ل. (نوفمبر 2004)، "الفوضى تحكم!" (ملف PDF) ، آفاق الرياضيات ، 12 (2): 11-13 ، doi : 10.1080/10724117.2004.12023675.
  7. 1 2 ر. أوغالدي، لورانس. "الرقائق من الرتبة n في لغة برمجة Fōrmulæ" . Fōrmulæ . تم الاسترجاع في 1 يونيو 2024 .
  8. ^ كونين ، ايمي. شليكر، ستيفن، متعدد الوجوه Sierpinski العادي (PDF)
  9. بول بورك (ديسمبر 2005). "الكسور الهندسية الأفلاطونية الصلبة ومكملاتها" . مؤرشف من الأصل في 9 ديسمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 4 ديسمبر 2014 .
  10. ^ كونين ، ايمي. شليكر، ستيفن، متعدد الوجوه Sierpinski العادي (PDF) ، ص. 3