قرص عسل محدب وموحد

في الهندسة ، يعتبر قرص العسل المحدب المنتظم عبارة عن تبليط منتظم يملأ الفضاء الإقليدي ثلاثي الأبعاد بخلايا متعددة السطوح محدبة منتظمة غير متداخلة .
تم التعرف على ثمانية وعشرين نوعاً من هذه الخلايا الشبيهة بخلايا النحل:
- قرص العسل المكعب المألوف وسبعة أجزاء مقطوعة منه؛
- قرص العسل المكعب المتناوب وأربعة أجزاء مقطوعة منه؛
- 10 أشكال موشورية تعتمد على تبليطات مستوية منتظمة (11 إذا تم تضمين قرص العسل المكعب)؛
- 5 تعديلات على بعض ما سبق عن طريق الاستطالة و/أو الدوران.
يمكن اعتبارها النظير ثلاثي الأبعاد للتبليطات المنتظمة للمستوى .
يشكل مخطط فورونوي لأي شبكة قرص عسل محدب منتظم تكون فيه الخلايا عبارة عن زونوهيدرا .
تاريخ
- 1900 : قام ثورولد جوسيت بحصر قائمة الأشكال المحدبة شبه المنتظمة ذات الخلايا المنتظمة ( الأجسام الأفلاطونية ) في منشوره " حول الأشكال المنتظمة وشبه المنتظمة في الفضاء ذي الأبعاد n" ، بما في ذلك قرص عسل مكعب منتظم واحد، وشكلين شبه منتظمين مع رباعيات الأوجه وثمانيات الأوجه.
- 1905 : قام ألفريدو أندريني بإحصاء 25 من هذه الأشكال الهندسية.
- 1991 : حددت مخطوطة نورمان جونسون بعنوان Uniform Polytopes قائمة تضم 28. [ 1 ]
- في عام ١٩٩٤ ، قام برانكو غرونباوم ، في بحثه " التبليطات المنتظمة للفضاء ثلاثي الأبعاد" ، بحصر جميع الأشكال الـ ٢٨ بشكل مستقل، بعد اكتشافه أخطاءً في منشور أندريني. فقد وجد أن بحث عام ١٩٠٥، الذي أدرج ٢٥ شكلاً، يحتوي على خطأ واحد، وأربعة أشكال مفقودة . ويذكر غرونباوم في هذا البحث أن نورمان جونسون يستحق الأسبقية لتحقيقه نفس الحصر في عام ١٩٩١. كما يشير إلى أن إي. أليكسييف من روسيا قد تواصل معه بشأن حصر محتمل لهذه الأشكال، لكن غرونباوم لم يتمكن من التحقق من ذلك في ذلك الوقت.
- في عام 2006 ، قام جورج أولشيفسكي، في مخطوطته " الأمشاط الرباعية المنتظمة ذات الصيغة الصبغية الكاملة" ، بالإضافة إلى تكرار القائمة المشتقة المكونة من 11 تبليطًا منتظمًا محدبًا، و28 قرص عسل منتظم محدب، بتوسيع قائمة مشتقة أخرى تضم 143 قرص عسل منتظم محدبًا (أقراص عسل من متعددات الوجوه الرباعية المنتظمة في الفضاء الرباعي). [ 2 ] [ 1 ]
تظهر 14 مجسماً فقط من المجسمات المتعددة الأوجه المحدبة المنتظمة في هذه الأنماط:
- ثلاثة من الأجسام الأفلاطونية الخمسة ( الهرم الرباعي ، والمكعب ، والهرم الثماني )،
- ستة من أصل ثلاثة عشر جسمًا من أجسام أرخميدس (الأجسام ذات التناظر الانعكاسي رباعي الأوجه أو ثماني الأوجه)، و
- خمسة من عائلة الموشورات اللانهائية (الموشورات ذات 3 و 4 و 6 و 8 و 12 ضلعًا؛ الموشور ذو 4 ضلعًا يكرر المكعب).
يظهر المجسم العشري الوجوه والمكعب المقطوع والمنشور المربع المضاد في بعض التناوبات، ولكن لا يمكن تحقيق تلك الأشكال الشبيهة بخلايا النحل مع جميع الحواف بطول وحدة واحدة.
الأسماء
يمكن تسمية هذه المجموعة بخلايا النحل المنتظمة وشبه المنتظمة . وقد سُميت بخلايا النحل الأرخميدية قياسًا على المجسمات متعددة الأوجه المحدبة المنتظمة (غير المنتظمة)، والتي تُعرف عادةً باسم المجسمات الأرخميدية . واقترح كونواي مؤخرًا تسمية المجموعة بالفسيفساء المعمارية ، وخلايا النحل المزدوجة بالفسيفساء العاكسة .
تم إدراج خلايا النحل الفردية مع الأسماء التي أطلقها عليها نورمان جونسون . (بعض المصطلحات المستخدمة أدناه مُعرّفة في كتاب "متعدد السطوح الرباعي المنتظم: الاشتقاقات الهندسية لـ 46 متعدد سطوح رباعي منتظم من نوع ويثوف غير موشوري ").
لأغراض الربط المرجعي، تُعطى هذه الرموز بفهارس القوائم من أندريني (1-22)، وويليامز (1-2، 9-19)، وجونسون (11-19، 21-25، 31-34، 41-49، 51-52، 61-65)، وغرونباوم (1-28). يستخدم كوكسيتر الرمز δ 4 لخلية نحل مكعبة ، و h δ 4 لخلية نحل مكعبة متبادلة ، و q δ 4 لخلية نحل ربع مكعبة ، مع رموز سفلية للأشكال الأخرى بناءً على أنماط الحلقات في مخطط كوكسيتر.
التبليطات الإقليدية المتراصة المنتظمة (بواسطة عائلات مجموعات كوكسيتر اللانهائية الخاصة بها)


مجموعات كوكسيتر اللانهائية الأساسية للفضاء ثلاثي الأبعاد هي:
- ال، [4,3,4]، مكعب، (8 أشكال فريدة بالإضافة إلى تناوب واحد)







- ال، [4,3 1,1 ]، مكعب متناوب، (11 شكلاً، 3 أشكال جديدة)





- الالمجموعة الحلقية، [(3,3,3,3)] أو [3 [4] ]، (5 أشكال، شكل جديد واحد)



هناك تشابه بين العائلات الثلاث. إزالة مرآة واحدة منمنتجوإزالة مرآة واحدة منمنتجيُتيح ذلك إنشاء نماذج متعددة لنفس خلايا النحل. إذا تم تلوين الخلايا بناءً على مواقعها الفريدة داخل كل نموذج من نماذج Wythoff، فيمكن إظهار هذه التناظرات المختلفة.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك 5 خلايا نحل خاصة لا تتمتع بتناظر انعكاسي نقي، وهي مبنية من أشكال انعكاسية مع عمليات استطالة ودوران .
يبلغ إجمالي عدد خلايا النحل الفريدة المذكورة أعلاه 18 خلية.
الحزم المنشورية من مجموعات كوكسيتر اللانهائية للفضاء ثلاثي الأبعاد هي:
- ال×، [4,4,2,∞] مجموعة موشورية، (شكلان جديدان)









- ال×، [6,3,2,∞] مجموعة موشورية، (7 أشكال فريدة)









- ال×، [(3,3,3),2,∞] مجموعة موشورية، (لا توجد أشكال جديدة)







- ال××، [∞,2,∞,2,∞] مجموعة موشورية، (تصبح جميعها خلية نحل مكعبة )











بالإضافة إلى ذلك، يوجد شكل خاص ممدود من قرص العسل المنشوري المثلثي.
يبلغ إجمالي عدد خلايا النحل المنشورية الفريدة المذكورة أعلاه (باستثناء المكعب الذي تم حسابه سابقًا) 10.
وبجمع هذه الأعداد، فإن 18 و 10 تعطينا المجموع الكلي وهو 28 خلية نحل متجانسة.
المجموعة C̃ 3 ، [4,3,4] (مكعبة)
يُقدّم هيكل قرص العسل المكعب المنتظم، المُمثّل برمز شلافلي {4,3,4}، سبعة أشكال فريدة مُشتقّة من هيكل قرص العسل المنتظم عبر عمليات القطع. (يُدرج شكل زائد، وهو هيكل قرص العسل المكعب المقطوع ، من باب الإكمال، على الرغم من كونه مُطابقًا لهيكل قرص العسل المكعب). التناظر الانعكاسي هو زمرة كوكسيتر الأفينية [4,3,4]. توجد أربع زمر فرعية ذات دليل 2 تُولّد تناوبات: [1 + ,4,3,4]، [(4,3,4,2 + )]، [4,3 + ,4]، و[4,3,4] + ، حيث تُولّد الزمرتان الأوليان شكلين مُكرّرين، بينما الزمرتان الأخيرتان غير منتظمتين.
| خلايا نحل من نوع C3 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| المجموعة الفضائية | فايبريفولد | التناظر الممتد | مخطط موسع | طلب | خلايا النحل |
| Pm 3 m (221) | 4 − :2 | [4,3,4] | ×1 | ||
| Fm 3 m (225) | 2 − :2 | [1 + ,4,3,4] ↔ [4,3 1,1 ] | نصف | ||
| I 4 3m (217) | 4 o :2 | [[(4,3,4,2 + )]] | نصف × 2 | ||
| Fd 3 م (227) | 2 + :2 | [[1 + ,4,3,4,1 + ]] ↔ [[3 [4] ]] | ربع × 2 | ||
| أنا 3 م (229) | 8 o :2 | [[4,3,4]] | ×2 | ||
| المؤشرات المرجعية | اسم قرص العسل: مخطط Coxeter ورمز Schläfli | عدد الخلايا/الرؤوس ومواقعها في قرص العسل المكعب | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | خلية مزدوجة | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (0) | (1) | (2) | (3) | Alt | المواد الصلبة (جزئياً) | |||||
| J 11,15 A 1 W 1 G 22 δ 4 | مكعب (chon) t 0 {4,3,4} {4,3,4} | (8) (4.4.4) | ||||||||
| J 12,32 A 15 W 14 G 7 O 1 | مكعب مصحح (غني) t 1 {4,3,4} r{4,3,4} | (2) (3.3.3.3) | (4) (3.4.3.4) | |||||||
| J 13 A 14 W 15 G 8 t 1 δ 4 O 15 | مكعب مقطوع (tich) t 0,1 {4,3,4} t{4,3,4} | (1) (3.3.3.3) | (4) (3.8.8) | |||||||
| J 14 A 17 W 12 G 9 t 0,2 δ 4 O 14 | مكعب مُقَسَّم (srich) t 0,2 {4,3,4} rr{4,3,4} | (1) (3.4.3.4) | (2) (4.4.4) | (2) (3.4.4.4) | ||||||
| J 17 A 18 W 13 G 25 t 0,1,2 δ 4 O 17 | مكعب مجزأ (غريش) t 0,1,2 {4,3,4} tr{4,3,4} | (1) (4.6.6) | (1) (4.4.4) | (2) (4.6.8) | ||||||
| J 18 A 19 W 19 G 20 t 0,1,3 δ 4 O 19 | مصفوفة مكعبة مقطوعة (غنية) t 0,1,3 {4,3,4} | (1) (3.4.4.4) | (1) (4.4.4) | (2) (4.4.8) | (1) (3.8.8) | |||||
| J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21 | مكعب متناوب (ثماني) h{4,3,4} | (8) (3.3.3) | (6) (3.3.3.3) | |||||||
| J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25 | مكعب كانتيك (تاتوه) ↔ | (1) (3.4.3.4) | (2) (3.6.6) | (2) (4.6.6) | ||||||
| J 23 A 16 W 11 G 5 h 3 δ 4 O 26 | مكعب رونتشيتش (سراتوه) ↔ | (1) (4.4.4) | (1) (3.3.3) | (3) (3.4.4.4) | ||||||
| J 24 A 20 W 16 G 21 h 2,3 δ 4 O 28 | مكعب رونسيكانتيك (غراتوه) ↔ | (1) (3.8.8) | (1) (3.6.6) | (2) (4.6.8) | ||||||
| ب غير منتظم | دالة تكعيبية مصححة (serch) sr{4,3,4} | (1) (3.3.3.3.3) | (1) (3.3.3) | (2) (3.3.3.3.4) | (4) (3.3.3) | |||||
| غير منتظم | كانتيك سنوب مكعب (كاش) 2s 0 {4,3,4} | (1) (3.3.3.3.3) | (2) (3.4.4.4) | (3) (3.4.4) | ||||||
| غير منتظم | رونسيكانتيك سنوب كيوبيك (روش) | (1) (3.4.3.4) | (2) (4.4.4) | (1) (3.3.3) | (1) (3.6.6) | (3) كأس ثلاثي | ||||
| غير منتظم | Runcic cantitruncated cubic (esch) sr 3 {4,3,4} | (1) (3.3.3.3.4) | (1) (4.4.4) | (1) (4.4.4) | (1) (3.4.4.4) | (3) (3.4.4) | ||||
| المؤشرات المرجعية | اسم قرص العسل: مخطط Coxeter ورمز Schläfli | عدد الخلايا/الرؤوس ومواقعها في قرص العسل المكعب | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | خلية مزدوجة | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (0,3) | (1,2) | Alt | ||||||
| J 11,15 A 1 W 1 G 22 δ 4 O 1 | مكعب مسنن (نفس المكعب العادي ) (chon)t 0,3 {4,3,4} | (2) (4.4.4) | (6) (4.4.4) | |||||
| J 16 A 3 W 2 G 28 t 1,2 δ 4 O 16 | مكعب ثنائي القطع (دفعة) t 1,2 {4,3,4} 2t{4,3,4} | (4) (4.6.6) | ||||||
| J 19 A 22 W 18 G 27 t 0,1,2,3 δ 4 O 20 | مكعب مقطوع (gippich) t 0,1,2,3 {4,3,4} | (2) (4.6.8) | (2) (4.4.8) | |||||
| J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 27 | قرص عسل ربع مكعب (cytatoh) ht 0 ht 3 {4,3,4} | (2) (3.3.3) | (6) (3.6.6) | |||||
| J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21 | مكعب متناوب (ثماني) (نفس المكعب المتناوب) ht 0,3 {4,3,4} | (2) (3.3.3) | (6) (3.3.3) | (6) (3.3.3.3) | ||||
| غير منتظم | قرص العسل المكعب ثنائي الأضلاع (غابريث) 2s 0,3 {(4,2,4,3)} | (2) (4.6.6) | (2) (4.4.4) | (2) (4.4.6) | ||||
| أ غير منتظم | مكعب متناوب ثنائي القطع (bisch) h2t{4,3,4} | |||||||
| غير منتظم | كانتيك بيسنوب مكعب (كابيش) 2s 0,3 {4,3,4} | (2) (3.4.4.4) | (2) (4.4.4) | (2) (4.4.4) | ||||
| ج غير منتظم | مكعب متناوب مقطوع (سنيتش) ht 0,1,2,3 {4,3,4} | (2) (3.3.3.3.4) | (2) (3.3.3.4) | (4) (3.3.3) | ||||
B̃ 3 ، [4,3 1,1 ] مجموعة
التُقدّم المجموعة [4,3] إحدى عشرة صيغة مشتقة عبر عمليات الاقتطاع، أربع منها عبارة عن هياكل قرص عسل منتظمة فريدة. توجد ثلاث مجموعات فرعية ذات فهرس 2 تُولّد تناوبات: [1 + ,4,3 1,1 ]، و[4,(3 1,1 ) + ]، و[4,3 1,1 ] + . تُولّد المجموعة الأولى هيكل قرص عسل مُكرّر، أما المجموعتان الأخيرتان فهما غير منتظمتين، ولكنهما مُدرجتان من باب الإكمال.
تُسمى خلايا النحل من هذه المجموعة بالخلايا المكعبة المتبادلة لأن الشكل الأول يمكن اعتباره خلية نحل مكعبة مع إزالة الرؤوس المتبادلة، مما يقلل الخلايا المكعبة إلى رباعيات الأوجه ويخلق خلايا ثمانية الأوجه في الفجوات.
يتم ترقيم العقد من اليسار إلى اليمين كالتالي: 0، 1، 0'، 3، حيث يكون 0' أسفل 0 ويمكن استبداله به . وتستند الأسماء المكعبة البديلة المذكورة إلى هذا الترتيب.
| خلايا نحل من النوع B3 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| المجموعة الفضائية | فايبريفولد | التناظر الممتد | مخطط موسع | طلب | خلايا النحل |
| Fm 3 m (225) | 2 − :2 | [4,3 1,1 ] ↔ [4,3,4,1 + ] | ×1 | ||
| Fm 3 m (225) | 2 − :2 | <[1 + ,4,3 1,1 ]> ↔ <[3 [4] ]> | ×2 | ||
| Pm 3 m (221) | 4 − :2 | <[4,3 1,1 ]> | ×2 | ||
| المؤشرات المرجعية | مخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحل | الخلايا حسب الموقع (وعددها حول كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (0) | (1) | (0') | (3) | |||||
| J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21 | مكعب متناوب (ثمانية) ↔ | |||||||
| J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25 | مكعب كانتيك (تاتوه) ↔ | |||||||
| J 23 A 16 W 11 G 5 h 3 δ 4 O 26 | مكعب رونتشيتش (سراتوه) ↔ | |||||||
| J 24 A 20 W 16 G 21 h 2,3 δ 4 O 28 | مكعب رونسيكانتيك (غراتوه) ↔ | |||||||
| المؤشرات المرجعية | مخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحل ↔ | الخلايا حسب الموقع (وعددها حول كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (0,0') | (1) | (3) | Alt | |||||
| J 11,15 A 1 W 1 G 22 δ 4 O 1 | مكعب (تشون) ↔ | |||||||
| J 12,32 A 15 W 14 G 7 t 1 δ 4 O 15 | مكعب مصحح (غني) ↔ | |||||||
| مكعب مصحح (غني) ↔ | ||||||||
| J 13 A 14 W 15 G 8 t 0,1 δ 4 O 14 | مكعب مقطوع (tich) ↔ | |||||||
| J 14 A 17 W 12 G 9 t 0,2 δ 4 O 17 | مكعب ذو زخارف (غني) ↔ | |||||||
| J 16 A 3 W 2 G 28 t 0,2 δ 4 O 16 | مكعب مُقتطع (دفعة) ↔ | |||||||
| J 17 A 18 W 13 G 25 t 0,1,2 δ 4 O 18 | مكعب مقطوع (غني) ↔ | |||||||
| J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21 | مكعب متناوب (ثمانية) ↔ | |||||||
| J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25 | مكعب كانتيك (تاتوه) ↔ | |||||||
| أ غير منتظم | مكعب متناوب مقطوع (bisch) ↔ | |||||||
| ب غير منتظم | مكعب متناوب مقطوع (بحث) ↔ | |||||||
à 3 , [3 [4] ] مجموعة
هناك 5 أشكال [ 3 ] مبنية منمجموعة كوكسيتر [3 [4] ، والتي لا يوجد منها سوى شكل قرص العسل المكعب الربع فريد من نوعه. توجد مجموعة فرعية واحدة ذات فهرس 2 [3 [4 ] + تولد شكل القطع، وهو غير منتظم، ولكنه مدرج من أجل الإكمال.
| أقراص العسل A3 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| المجموعة الفضائية | فايبريفولد | التناظر المربع | التناظر الممتد | مخطط موسع | مجموعة موسعة | مخططات خلية النحل |
| F 4 3m (216) | 1 o :2 | أ1 | [3 [4] ] | (لا أحد) | ||
| Fm 3 m (225) | 2 − :2 | د2 | <[3 [4] ]> ↔ [4,3 1,1 ] | ×2 1 ↔ | ||
| Fd 3 م (227) | 2 + :2 | g2 | [[3 [ 4 ] ]] أو [2 + [3 [4] ]] | ×2 2 | ||
| Pm 3 m (221) | 4 − :2 | د4 | <2[3 [4] ]> ↔ [4,3,4] | ×4 1 ↔ | ||
| أنا 3 (204) | 8 -o | r8 | [4[3 [4] ]] + ↔ [[4,3 + ,4]] | نصف×8 ↔ ½×2 | ||
| أنا 3 م (229) | 8 o :2 | [4[3 [4] ]] ↔ [[4,3,4]] | ×8 ↔×2 | |||
| المؤشرات المرجعية | مخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحل | الخلايا حسب الموقع (وعددها حول كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (0,1) | (2,3) | |||||
| J 25,33 A 13 W 10 G 6 q δ 4 O 27 | ربع مكعب (cytatoh) ↔ q{4,3,4} | |||||
| المؤشرات المرجعية | مخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحل ↔ | الخلايا حسب الموقع (وعددها حول كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | (1,3) | 2 | |||||
| J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21 | مكعب متناوب (ثماني) ↔ ↔ h{4,3,4} | ||||||
| J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25 | الكانتيك المكعب (تاتوه) ↔ ↔ h 2 {4,3,4} | ||||||
| المؤشرات المرجعية | مخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحل ↔ | الخلايا حسب الموقع (وعددها حول كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (0,2) | (1,3) | |||||
| J 12,32 A 15 W 14 G 7 t 1 δ 4 O 1 | مكعب مصحح (غني) ↔ ↔ ↔ r{4,3,4} | |||||
| المؤشرات المرجعية | مخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحل ↔ ↔ | الخلايا حسب الموقع (وعددها حول كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (0,1,2,3) | Alt | |||||
| J 16 A 3 W 2 G 28 t 1,2 δ 4 O 16 | مكعب ثنائي القطع (دفعة) ↔ ↔ 2t{4,3,4} | |||||
| أ غير منتظم | مكعب متناوب مقطوع (bisch) ↔ ↔ h2t{4,3,4} | |||||
الأشكال غير الويثوفية (الملتوية والمستطيلة)
يتم توليد ثلاثة أشكال قرص العسل المتجانسة الأخرى عن طريق كسر أحد أشكال قرص العسل المذكورة أعلاه حيث تشكل وجوهها مستوى متصلًا، ثم تدوير الطبقات المتناوبة بمقدار 60 أو 90 درجة ( الدوران ) و/أو إدخال طبقة من الموشورات ( الاستطالة ).
تتشابه أشكال التبليط المكعبي المتناوب، سواءً كان مستطيلاً أو دائرياً، في شكل رؤوسه، لكنها ليست متطابقة. ففي الشكل المستطيل ، يلتقي كل موشور بهرم رباعي الأوجه عند أحد طرفيه المثلثيين، وبهرم ثماني الأوجه عند الطرف الآخر. أما في الشكل الدائري ، فتتبادل الموشورات التي تلتقي بهرم رباعي الأوجه عند كلا الطرفين مع الموشورات التي تلتقي بهرم ثماني الأوجه عند كلا الطرفين.
يحتوي التبليط المنشوري المثلثي المستطيل على نفس شكل الرأس مثل أحد التبليطات المنشورية البسيطة؛ ويمكن اشتقاق الاثنين من التبليطات المنشورية المثلثية المستطيلة والبسيطة، على التوالي، عن طريق إدخال طبقات من المكعبات.
| المؤشرات المرجعية | رمز | اسم خلية النحل | أنواع الخلايا (عددها عند كل رأس) | المواد الصلبة (جزئياً) | الإطارات (المنظور) | شكل الرأس |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J 52 A 2' G 2 O 22 | h{4,3,4}:g | مكعب متناوب دوار (gytoh) | رباعي الأوجه (8) ثماني الأوجه (6) | |||
| J 61 A ? G 3 O 24 | h{4,3,4}:ge | مكعب متناوب مطول دائريًا (gyetoh) | منشور ثلاثي (6) رباعي الأوجه (4) ثماني الأوجه (3) | |||
| J 62 A ? G 4 O 23 | h{4,3,4}:e | مكعب متناوب ممدود (إيثانول) | منشور ثلاثي (6) رباعي الأوجه (4) ثماني الأوجه (3) | |||
| J 63 A ? G 12 O 12 | {3,6}:g × {∞} | موشور مثلثي دوار (gytoph) | منشور ثلاثي (12) | |||
| J 64 A ? G 15 O 13 | {3,6}:ge × {∞} | منشور مثلثي مستطيل الشكل (gyetaph) | منشور ثلاثي (6) مكعب (4) |
مجموعات موشورية
يتم الحصول على أحد عشر شكلاً من أشكال التبليط المنشورية عن طريق تكديس أحد عشر شكلاً من أشكال التبليط المستوية المنتظمة ، الموضحة أدناه، في طبقات متوازية. (أحد هذه الأشكال الشبيهة بخلايا النحل هو الشكل المكعب، الموضح أعلاه). شكل رأس كل شكل هو هرم ثنائي غير منتظم وجوهه مثلثات متساوية الساقين .
المجموعة المنشورية C̃ 2 × Ĩ 1 ( ∞ ), [4,4,2, ∞ ]
لا يوجد سوى 3 أشكال فريدة من أشكال خلايا النحل من التبليط المربع، ولكن تم إدراج جميع أشكال التبليط الستة أدناه من أجل الإكمال، ويتم عرض صور التبليط بالألوان التي تتوافق مع كل شكل.
| المؤشرات | رموز كوكستر- دينكين وشلافلي | اسم خلية النحل | تبليط مستوي | المواد الصلبة (جزئياً) | تبليط |
|---|---|---|---|---|---|
| J 11,15 A 1 G 22 | مكعب (مربع منشوري) (تشون) | (4.4.4.4) | |||
| J 45 A 6 G 24 | منشور مربع مقطوع/مقطع ثنائياً (تاسييف) | (4.8.8) | |||
| J 44 A 11 G 14 | Snub square prismatic (sassiph) | (3.3.4.3.4) | |||
| غير منتظم |
المجموعة المنشورية G̃ 2 xĨ 1 ( ∞ ), [6,3,2, ∞ ]
| المؤشرات | رموز كوكستر- دينكين وشلافلي | اسم خلية النحل | تبليط مستوي | المواد الصلبة (جزئياً) | تبليط |
|---|---|---|---|---|---|
| J 41 A 4 G 11 | موشور مثلثي (tiph) | (3 6 ) | |||
| J 42 A 5 G 26 | منشور سداسي (hiph) | (6 3 ) | |||
| J 43 A 8 G 18 | موشور ثلاثي سداسي (thiph) | (3.6.3.6) | |||
| J 46 A 7 G 19 | موشور سداسي مقطوع (ثاف) | (3.12.12) | |||
| J 47 A 9 G 16 | موشور معيني ثلاثي سداسي (srothaph) | (3.4.6.4) | |||
| J 48 A 12 G 17 | أفطس المنشورية سداسية (snathaph) | (3.3.3.3.6) | |||
| J 49 A 10 G 23 | موشور ثلاثي سداسي مقطوع (غروثاف) | (4.6.12) | |||
| J 65 A 11' G 13 | منشور مثلثي ممدود (إيتوف) | (3.3.3.4.4) | |||
| J 52 A 2' G 2 | رباعي الأوجه-ثماني الأوجه دوار (gytoh) | (3 6 ) | |||
| غير منتظم |
تعداد نماذج Wythoff
جميع تركيبات Wythoff غير المنشورية بواسطة مجموعات Coxeter مذكورة أدناه، بالإضافة إلى بدائلها . الحلول المنتظمة مُفهرسة وفقًا لقائمة Branko Grünbaum . تظهر الخلفيات الخضراء على خلايا النحل المتكررة، مع توضيح العلاقات في مخططات التناظر الموسعة.
| مجموعة كوكسيتر | التناظر الممتد | خلايا النحل | التناظر الممتد الكيرالي | خلايا النحل المتناوبة | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| [4,3,4] | [4,3,4] | 6 | [1 + ,4,3 + ,4,1 + ] | (2) | ||
| [2 + [4,3,4 ]] = | (1) | [2 + [(4,3 + ,4,2 + ) ]] | (1) | |||
| [2 + [4,3,4 ]] | 1 | [2 + [(4,3 + ,4,2 + ) ]] | (1) | |||
| [2 + [4,3,4 ]] | 2 | [2 + [4,3,4 ]] + | (1) | |||
| [4,3 1,1 ] | [4,3 1,1 ] | 4 | ||||
| [1[4,3 1,1 ]] =[4,3,4] = | (7) | [1[1 + ,4,3 1,1 ]] + | (2) | |||
| [1[4,3 1,1 ]] + =[4,3,4] + | (1) | |||||
| [3 [4] ] | [3 [4] ] | (لا أحد) | ||||
| [2 + [3 [4] ]] | 1 | |||||
| [1[3 [4] ]] =[4,3 1,1 ] = | (2) | |||||
| [2[3 [4] ]] =[4,3,4] = | (1) | |||||
| [(2 + ,4)[3 [4] ]] =[2 + [4,3,4 ]] = | (1) | [(2 + ,4)[3 [4] ]] + = [2 + [4,3,4 ]] + | (1) | |||
أمثلة
يُعدّ هيكل قرص العسل المكعب المتناوب ذا أهمية خاصة لأن رؤوسه تُشكّل رصّاً مكعباً متراصاً للكرات. ويبدو أن الهيكل الشبكي الذي يملأ الفراغ والمكوّن من ثماني السطوح ورباعي السطوح المتراصة قد اكتشفه ألكسندر غراهام بيل لأول مرة ، ثم أعاد اكتشافه بشكل مستقل باكمنستر فولر (الذي أطلق عليه اسم هيكل الأوكتيت وحصل على براءة اختراعه في أربعينيات القرن العشرين). تُعتبر الجمالونات الثمانية الآن من بين أكثر أنواع الجمالونات شيوعًا المستخدمة في البناء.
أشكال الإفريز
إذا سُمح للخلايا بأن تكون تبليطات منتظمة ، فيمكن تعريف خلايا نحل أكثر انتظامًا:
العائلات:
- ×: [4,4,2] خلايا قرص العسل المكعبة (3 أشكال)







- ×: [6,3,2] أقراص العسل ثلاثية السداسية (8 أشكال - هذه والعائلة السابقة تشكل موشورات التبليطات المنتظمة المحدبة الأحد عشر للمستوى الإقليدي)







- ×: [(3,3,3),2] خلايا قرص العسل المثلثة (لا توجد أشكال جديدة)





- ××: [∞,2,2] = خلايا قرص العسل العمودية المكعبة (شكل واحد)














- ×: [p,2,∞] أعمدة قرص العسل متعددة الأضلاع (مماثلة للموشورات المزدوجة : تبدو هذه كبرج واحد لانهائي من الموشورات p-gonal، مع ملء المساحة المتبقية بالموشورات apeirogonal )







- ××: [∞,2,∞,2] = [4,4,2] - = (نفس عائلة خلايا النحل المكعبة ذات الألواح)
















| لوح مكعب على شكل قرص العسل | قرص العسل ذو الألواح السداسية المتناوبة | قرص عسل ثلاثي سداسي الشكل |
|---|---|---|
الشكلان الأولان الموضحان أعلاه شبه منتظمين (موحدان بأوجه منتظمة فقط)، وقد أدرجهما ثورولد جوسيت في عام 1900 على التوالي باسم الشكل شبه المنتظم ثلاثي الأوجه والشكل شبه المنتظم رباعي الأوجه . [ 4 ]
قرص العسل ذو الشكل المتقشر
تتميز خلية النحل ذات الشكل المتقشر بخاصية التعدي على الرؤوس ، مثل خلية النحل المنتظمة ، حيث تكون وجوهها مضلعة منتظمة، بينما يُشترط أن تكون الخلايا والعناصر الأعلى منها كروية الشكل ، متساوية الأضلاع، وتقع رؤوسها على أسطح كروية فائقة. بالنسبة لخلايا النحل ثلاثية الأبعاد، يسمح هذا بوجود مجموعة فرعية من مجسمات جونسون بالإضافة إلى المجسمات متعددة السطوح المنتظمة. يمكن توليد بعض الأشكال المتقشرة من خلال عملية تناوب، تاركةً، على سبيل المثال، فجوات هرمية وقبوية . [ 5 ]
| ألواح التجميد | مجموعات موشورية | ||
|---|---|---|---|
| s 3 {2,6,3}, | s 3 {2,4,4}, | s{2,4,4}, | 3s 4 {4,4,2, ∞ }, |
الأشكال الزائدية


هناك 9 عائلات من مجموعات كوكسيتر من خلايا النحل المتجانسة المدمجة في الفضاء الزائدي 3 ، يتم إنشاؤها كتركيبات Wythoff ، ويتم تمثيلها بواسطة تباديل حلقية لمخططات كوكسيتر-دينكين لكل عائلة.
من هذه العائلات التسع، تم توليد ما مجموعه 76 خلية نحل فريدة:
- [3,5,3] : - 9 أشكال







- [5,3,4] : - 15 شكلاً







- [5,3,5] : - 9 أشكال







- [5,3 1,1 ] : - 11 شكلاً (7 منها تتداخل مع عائلة [5,3,4]، و4 منها فريدة)





- [(4,3,3,3)] : - 9 أشكال




- [(4,3,4,3)] : - 6 أشكال





- [(5,3,3,3)] : - 9 أشكال




- [(5,3,4,3)] : - 9 أشكال





- [(5,3,5,3)] : - 6 أشكال





هناك العديد من الأشكال غير الويثوفية خارج قائمة الـ 76 شكلاً المعروفة؛ وليس من المعروف كم عددها.
الأشكال الزائدية شبه المدمجة
يوجد أيضًا 23 مجموعة كوكسيتر شبه متراصة من الرتبة 4. يمكن لهذه العائلات أن تنتج خلايا نحل منتظمة ذات أوجه غير محدودة أو شكل رأسي، بما في ذلك الرؤوس المثالية عند اللانهاية:
| يكتب | مجموعات كوكسيتر | عدد خلايا العسل الفريدة |
|---|---|---|
| الرسوم البيانية الخطية | 4 × 15 + 6 + 8 + 8 = 82 | |
| الرسوم البيانية ثلاثية الأسنان | 4 + 4 + 0 = 8 | |
| الرسوم البيانية الدورية | 4 × 9 + 5 + 1 + 4 + 1 + 0 = 47 | |
| الرسوم البيانية ذات الحلقات والذيل | 4+4+4+2 = 14 |
مراجع
- 1 2 سلون، ن. ج. أ. (محرر). "المتتالية A242941 (التقسيمات المنتظمة المحدبة في البعد n )" . الموسوعة الإلكترونية لمتتاليات الأعداد الصحيحة . مؤسسة OEIS.
- ↑ جورج أولشيفسكي، (2006،مخطوطة رباعية الأمشاط موحدة الصبغيات (قائمة كاملة تضم 11 تبليطًا محدبًا موحدًا، و28 قرص عسل محدبًا موحدًا، و143 مشطًا رباعيًا محدبًا موحدًا)
- ↑، A000029 6-1 حالة، مع تخطي حالة واحدة بعلامة صفر
- ↑ جوسيت، ثورولد (1900). "حول الأشكال المنتظمة وشبه المنتظمة في فضاء ذي أبعاد ن ". رسول الرياضيات . 29 : 43-48 .
- ↑ "شجرة متعددة الأشكال" .
- جون إتش. كونواي ، هايدي بورجيل، حاييم غودمان-ستراوس ، (2008) تناظرات الأشياء ، رقم ISBN 978-1-56881-220-5(الفصل 21، تسمية المجسمات متعددة الأوجه الأرخميدية والكتالونية والتبليطات، التبليطات المعمارية والكاتوبترية، الصفحات 292-298، يشمل جميع الأشكال غير المنشورية)
- برانكو غرونباوم ، (1994) التبليط المنتظم للفضاء ثلاثي الأبعاد. Geombinatorics 4، 49 - 56.
- نورمان جونسون (1991) متعددات الوجوه المنتظمة ، مخطوطة
- ويليامز، روبرت (1979). الأساس الهندسي للبنية الطبيعية: كتاب مرجعي في التصميم . منشورات دوفر. رقم ISBN 0-486-23729-X.
(الفصل الخامس: تعبئة المجسمات متعددة الأوجه وملء الفراغات)
- كريتشلو، كيث (1970). النظام في الفضاء: كتاب مرجعي في التصميم . دار فايكنغ للنشر. رقم ISBN 0-500-34033-1.
- كتاب "المناظير: مختارات من كتابات إتش إس إم كوكسيتر" ، حرره إف. آرثر شيرك، وبيتر ماكمولين، وأنتوني سي. طومسون، وآسيا إيفيك فايس، منشورات وايلي-إنترساينس، 1995، رقم ISBN 978-0-471-01003-6
- (الورقة 22) HSM Coxeter ، متعددات الوجوه المنتظمة وشبه المنتظمة I ، [Math. Zeit. 46 (1940) 380–407، MR 2,10] (1.9 ملء الفراغات المنتظمة)
- A. Andreini , (1905) Sulle reti di poliedri regolari e Semiregolari e sulle corrispondenti reti correlative (على الشبكات المنتظمة وشبه المنتظمة لمتعددات الوجوه وعلى الشبكات المترابطة المقابلة)، Mem. Società Italiana della Scienze، Ser.3، 14 75–129. قوات الدفاع الشعبي
- دي إم واي سومرفيل ، (1930). مقدمة في هندسة الأبعاد n . نيويورك، إي بي داتون، 196 صفحة. (طبعة دوفر للنشر، 1958). الفصل العاشر: متعددات الوجوه المنتظمة
- أنتوني بو (1976). متعددات السطوح: مدخل بصري . كاليفورنيا: مطبعة جامعة كاليفورنيا، بيركلي. ISBN 0-520-03056-7.الفصل الخامس: ضم المجسمات متعددة الأوجه
- علم البلورات شبه الدورية: المفاهيم والأساليب والهياكل، بقلم والتر ستويرر وصوفيا ديلودي (2009)، ص 54-55. 12 ترتيبًا لـ 2 أو أكثر من متعددات السطوح المتجانسة ذات التناظر المكعبي
روابط خارجية
- وايسشتاين، إريك دبليو. "خلية النحل" . عالم الرياضيات .
- خلايا نحل موحدة في نماذج VRML ثلاثية الأبعاد
- خلايا النحل الأولية : خلايا نحل متعدية الرأس تملأ الفراغ بخلايا غير منتظمة.
- التقسيمات المنتظمة للفضاء ثلاثي الأبعاد، وأقاربها، والتضمين ، 1999
- المجسمات متعددة الأوجه المنتظمة
- المجسمات متعددة الأوجه في الواقع الافتراضي، موسوعة المجسمات متعددة الأوجه
- رسوم متحركة لهيكل ثماني الأضلاع
- مراجعة: AF Wells، الشبكات ثلاثية الأبعاد والمجسمات متعددة الأوجه، HSM Coxeter (المصدر: نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية، المجلد 84، العدد 3 (1978)، 466-470.)
- كليتزينغ، ريتشارد. "التقسيمات الإقليدية ثلاثية الأبعاد" .
- (التسلسل A242941 في OEIS )
| فضاء | عائلة | // | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| E 2 | تبليط موحد | 0 [3] | δ 3 | h δ 3 | q δ 3 | سداسي |
| E 3 | قرص العسل المحدب المنتظم | 0 [4] | δ 4 | h δ 4 | q δ 4 | |
| E 4 | قرص عسل رباعي منتظم | 0 [5] | δ 5 | h δ 5 | q δ 5 | قرص العسل ذو 24 خلية |
| E 5 | قرص عسل موحد من 5 | 0 [6] | δ 6 | h δ 6 | q δ 6 | |
| E 6 | قرص عسل موحد بستة أشكال | 0 [7] | δ 7 | h δ 7 | q δ 7 | 2 22 |
| E 7 | قرص عسل موحد مكون من 7 خلايا | 0 [8] | δ 8 | h δ 8 | q δ 8 | 1 33 • 3 31 |
| E 8 | قرص عسل موحد مكون من 8 أجزاء | 0 [9] | δ 9 | h δ 9 | q δ 9 | 1 52 • 2 51 • 5 21 |
| E 9 | قرص عسل موحد مكون من 9 طبقات | 0 [10] | δ 10 | h δ 10 | q δ 10 | |
| E 10 | قرص عسل موحد مكون من 10 أجزاء | 0 [11] | δ 11 | h δ 11 | q δ 11 | |
| E n −1 | قرص عسل منتظم ( ن - 1) | 0 [ ن ] | δ n | h δ n | q δ n | 1 كيلو 2 • 2 كيلو 1 • كيلو 21 |
- خلايا النحل (الهندسة)
