قرص عسل محدب وموحد

يُعد قرص العسل المكعب المتناوب أحد الأشكال الـ 28 الموحدة لملء الفراغ في الفضاء الإقليدي ثلاثي الأبعاد، ويتكون من رباعيات الأوجه الصفراء وثمانيات الأوجه الحمراء المتناوبة .

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:

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:

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)

المجالات الأساسية في عنصر مكعب من ثلاث مجموعات.
مراسلات عائلية

مجموعات كوكسيتر اللانهائية الأساسية للفضاء ثلاثي الأبعاد هي:

  1. الج~3{\displaystyle {\tilde {C}}_{3}}، [4,3,4]، مكعب، (8 أشكال فريدة بالإضافة إلى تناوب واحد)
  2. الب~3{\displaystyle {\tilde {B}}_{3}}، [4,3 1,1 ]، مكعب متناوب، (11 شكلاً، 3 أشكال جديدة)
  3. الأ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}المجموعة الحلقية، [(3,3,3,3)] أو [3 [4] ]، (5 أشكال، شكل جديد واحد)

هناك تشابه بين العائلات الثلاث. إزالة مرآة واحدة منج~3{\displaystyle {\tilde {C}}_{3}}منتجب~3{\displaystyle {\tilde {B}}_{3}}وإزالة مرآة واحدة منب~3{\displaystyle {\tilde {B}}_{3}}منتجأ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}يُتيح 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:

  1. الج~2{\displaystyle {\tilde {C}}_{2}}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}، [4,4,2,∞] مجموعة موشورية، (شكلان جديدان)
  2. الجي~2{\displaystyle {\tilde {G}}_{2}}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}، [6,3,2,∞] مجموعة موشورية، (7 أشكال فريدة)
  3. الأ~2{\displaystyle {\tilde {A}}_{2}}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}، [(3,3,3),2,∞] مجموعة موشورية، (لا توجد أشكال جديدة)
  4. الأنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}، [∞,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 الفضائيةفايبريفولدالتناظر الممتدمخطط موسعطلبخلايا النحل
Pm 3 m (221)4 :2[4,3,4]×11 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6
Fm 3 m (225)2 :2[1 + ,4,3,4] ↔ [4,3 1,1 ]نصف7 ، 11 ، 12 ، 13
I 4 3m (217)4 o :2[[(4,3,4,2 + )]]نصف × 2(7) ،
Fd 3 م (227)2 + :2[[1 + ,4,3,4,1 + ]] ↔ [[3 [4] ]]ربع × 210 ،
أنا 3 م (229)8 o :2[[4,3,4]]×2

(1) ، 8 ، 9

[4,3,4]، المجموعة الفراغية Pm 3 m (221)
المؤشرات المرجعيةاسم قرص العسل: مخطط Coxeter ورمز Schläfliعدد الخلايا/الرؤوس ومواقعها في قرص العسل المكعبالإطارات (المنظور)شكل الرأسخلية مزدوجة
(0)(1)(2)(3)Altالمواد الصلبة (جزئياً)
J 11,15 A 1 W 1 G 22 δ 4مكعب (chon) t 0 {4,3,4} {4,3,4}   (8) (4.4.4) المجسم الثمانيمكعب ،
J 12,32 A 15 W 14 G 7 O 1مكعب مصحح (غني) t 1 {4,3,4} r{4,3,4}(2) (3.3.3.3)  (4) (3.4.3.4) متوازي المستطيلاتهرم ثنائي مربع
J 13 A 14 W 15 G 8 t 1 δ 4 O 15مكعب مقطوع (tich) t 0,1 {4,3,4} t{4,3,4}(1) (3.3.3.3)  (4) (3.8.8) هرم مربعهرم مربع متساوي الساقين
J 14 A 17 W 12 G 9 t 0,2 δ 4 O 14مكعب 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) منشور مثلث مائلهرم ثنائي مثلثي
J 17 A 18 W 13 G 25 t 0,1,2 δ 4 O 17مكعب 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) رباعي الأوجه غير منتظمالهرم المثلثي
J 18 A 19 W 19 G 20 t 0,1,3 δ 4 O 19مصفوفة 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) هرم شبه منحرف مائلربع هرم مربع
J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21مكعب متناوب (ثماني) h{4,3,4}   (8) (3.3.3)(6) (3.3.3.3)مكعب ثماني الأوجهدوديكاهيدريل
J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25مكعب كانتيك (تاتوه) ↔(1) (3.4.3.4) (2) (3.6.6)(2) (4.6.6)هرم مستطيلنصف مفلطح ثماني الأوجه
J 23 A 16 W 11 G 5 h 3 δ 4 O 26مكعب رونتشيتش (سراتوه) ↔(1) (4.4.4) (1) (3.3.3)(3) (3.4.4.4)منشور مثلثي مدببربع كوب
J 24 A 20 W 16 G 21 h 2,3 δ 4 O 28مكعب رونسيكانتيك (غراتوه) ↔(1) (3.8.8) (1) (3.6.6)(2) (4.6.8)رباعي الأوجه غير منتظمنصف هرمي
ب غير منتظمدالة 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)مجسم عشريني الوجوه ثلاثي التناقص غير منتظم
غير منتظمكانتيك سنوب مكعب (كاش) 2s 0 {4,3,4}(1) (3.3.3.3.3)(2) (3.4.4.4)(3) (3.4.4)
غير منتظمرونسيكانتيك سنوب كيوبيك (روش)(1) (3.4.3.4)(2) (4.4.4)(1) (3.3.3)(1) (3.6.6)(3) كأس ثلاثي
غير منتظمRuncic 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)
[[4،3،4خلايا النحل ، المجموعة الفراغية Im 3 m (229)
المؤشرات المرجعيةاسم قرص العسل: مخطط Coxeter ورمز Schläfliعدد الخلايا/الرؤوس ومواقعها في قرص العسل المكعبالمواد الصلبة (جزئياً)الإطارات (المنظور)شكل الرأسخلية مزدوجة
(0,3)(1,2)Alt
J 11,15 A 1 W 1 G 22 δ 4 O 1مكعب مسنن (نفس المكعب العادي ) (chon)t 0,3 {4,3,4}(2) (4.4.4)(6) (4.4.4) المجسم الثمانيمكعب
J 16 A 3 W 2 G 28 t 1,2 δ 4 O 16مكعب ثنائي القطع (دفعة) t 1,2 {4,3,4} 2t{4,3,4}(4) (4.6.6)  ( العظم الوتدي )رباعي الأوجه مفلطح
J 19 A 22 W 18 G 27 t 0,1,2,3 δ 4 O 20مكعب مقطوع (gippich) t 0,1,2,3 {4,3,4}(2) (4.6.8)(2) (4.4.8) رباعي الأوجه غير منتظمالهرم الثامن
J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 27قرص عسل ربع مكعب (cytatoh) ht 0 ht 3 {4,3,4}(2) (3.3.3)(6) (3.6.6)منشور مضاد مثلثي ممدودمكعب مفلطح
J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21مكعب متناوب (ثماني) (نفس المكعب المتناوب) ht 0,3 {4,3,4}(2) (3.3.3)(6) (3.3.3)(6) (3.3.3.3)مكعب ثماني الأوجه
غير منتظمقرص 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 منتظممكعب متناوب ثنائي القطع (bisch) h2t{4,3,4}(4) (3.3.3.3.3) (4) (3.3.3)
غير منتظمكانتيك بيسنوب مكعب (كابيش) 2s 0,3 {4,3,4}(2) (3.4.4.4)(2) (4.4.4)(2) (4.4.4)
ج غير منتظممكعب 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) 

3 ، [4,3 1,1 ] مجموعة

الب~3{\displaystyle {\tilde {B}}_{3}}تُقدّم 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 الفضائيةفايبريفولدالتناظر الممتدمخطط موسعطلبخلايا النحل
Fm 3 m (225)2 :2[4,3 1,1 ] ↔ [4,3,4,1 + ]×11 ، 2 ، 3 ، 4
Fm 3 m (225)2 :2<[1 + ,4,3 1,1 ]> ↔ <[3 [4] ]>×2(1) ، (3)
Pm 3 m (221)4 :2<[4,3 1,1 ]>×2

5 ، 6 ، 7 ، (6) ، 9 ، 10 ، 11

[4,3 1,1 ] خلايا نحل منتظمة، المجموعة الفراغية Fm 3 m (225)
المؤشرات المرجعيةمخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحلالخلايا 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 21مكعب متناوب (ثمانية) ↔  (6) (3.3.3.3)(8) (3.3.3)مكعب ثماني الأوجه
J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25مكعب كانتيك (تاتوه) ↔(1) (3.4.3.4) (2) (4.6.6)(2) (3.6.6)هرم مستطيل
J 23 A 16 W 11 G 5 h 3 δ 4 O 26مكعب رونتشيتش (سراتوه) ↔(1) مكعب (3) (3.4.4.4)(1) (3.3.3)منشور مثلثي مدبب
J 24 A 20 W 16 G 21 h 2,3 δ 4 O 28مكعب رونسيكانتيك (غراتوه) ↔(1) (3.8.8) (2) (4.6.8)(1) (3.6.6)رباعي الأوجه غير منتظم
<[4,3 1,1 ]> خلايا نحل منتظمة، المجموعة الفراغية Pm 3 m (221)
المؤشرات المرجعيةمخططات 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 1مكعب (تشون) ↔(8) (4.4.4)   المجسم الثماني
J 12,32 A 15 W 14 G 7 t 1 δ 4 O 15مكعب مصحح (غني) ↔(4) (3.4.3.4) (2) (3.3.3.3) متوازي المستطيلات
مكعب مصحح (غني) ↔(2) (3.3.3.3) (4) (3.4.3.4) متوازي المستطيلات
J 13 A 14 W 15 G 8 t 0,1 δ 4 O 14مكعب مقطوع (tich) ↔(4) (3.8.8) (1) (3.3.3.3) هرم مربع
J 14 A 17 W 12 G 9 t 0,2 δ 4 O 17مكعب ذو زخارف (غني) ↔(2) (3.4.4.4)(2) (4.4.4)(1) (3.4.3.4) منشور مثلثي مائل
J 16 A 3 W 2 G 28 t 0,2 δ 4 O 16مكعب مُقتطع (دفعة) ↔(2) (4.6.6) (2) (4.6.6) رباعي الأوجه متساوي الساقين
J 17 A 18 W 13 G 25 t 0,1,2 δ 4 O 18مكعب مقطوع (غني) ↔(2) (4.6.8)(1) (4.4.4)(1) (4.6.6) رباعي الأوجه غير منتظم
J 21,31,51 A 2 W 9 G 1 h δ 4 O 21مكعب متناوب (ثمانية) ↔(8) (3.3.3)  (6) (3.3.3.3)مكعب ثماني الأوجه
J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25مكعب كانتيك (تاتوه) ↔(2) (3.6.6) (1) (3.4.3.4)(2) (4.6.6)هرم مستطيل
أ غير منتظممكعب متناوب مقطوع (bisch) ↔(2) (3.3.3.3.3) (2) (3.3.3.3.3)(4) (3.3.3)
ب غير منتظممكعب متناوب مقطوع (بحث) ↔(2) (3.3.3.3.4)(1) (3.3.3)(1) (3.3.3.3.3)(4) (3.3.3)مجسم عشريني الوجوه ثلاثي التناقص غير منتظم

à 3 , [3 [4] ] مجموعة

هناك 5 أشكال [ 3 ] مبنية منأ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}مجموعة 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 الفضائيةفايبريفولدالتناظر المربعالتناظر الممتدمخطط موسعمجموعة موسعةمخططات خلية النحل
F 4 3m (216)1 o :2أ1[3 [4] ]أ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}(لا أحد)
Fm 3 m (225)2 :2د2<[3 [4] ]> ↔ [4,3 1,1 ]أ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}×2 1ب~3{\displaystyle {\tilde {B}}_{3}} 1 ، 2 
Fd 3 م (227)2 + :2g2[[3 [ 4 ] ]] أو [2 + [3 [4] ]]أ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}×2 2 3
Pm 3 m (221)4 :2د4<2[3 [4] ]> ↔ [4,3,4]أ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}×4 1ج~3{\displaystyle {\tilde {C}}_{3}} 4
أنا 3 (204)8 -or8[4[3 [4] ]] + ↔ [[4,3 + ,4]]نصفأ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}×8 ↔ ½ج~3{\displaystyle {\tilde {C}}_{3}}×2 (*)
أنا 3 م (229)8 o :2[4[3 [4] ]] ↔ [[4,3,4]]أ~3{\displaystyle {\tilde {A}}_{3}}×8 ↔ج~3{\displaystyle {\tilde {C}}_{3}}×2 5
[[3 [ 4 ]]] خلايا نحل منتظمة، المجموعة الفراغية Fd 3 m (227)
المؤشرات المرجعيةمخططات كوكسيتر لأسماء خلايا النحلالخلايا 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 27ربع مكعب (cytatoh) ↔ q{4,3,4}(2) (3.3.3)(6) (3.6.6)منشور مثلث مضاد
<[3 [4] ]> ↔ [4,3 1,1 ] خلايا نحل منتظمة، المجموعة الفراغية Fm 3 m (225)
المؤشرات المرجعيةمخططات 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 21مكعب متناوب (ثماني) ↔ ↔ h{4,3,4}(8) (3.3.3)(6) (3.3.3.3)مكعب ثماني الأوجه
J 22,34 A 21 W 17 G 10 h 2 δ 4 O 25الكانتيك المكعب (تاتوه) ↔ ↔ h 2 {4,3,4}(2) (3.6.6)(1) (3.4.3.4)(2) (4.6.6)هرم مستطيل
[2[3 [4] ]] ↔ [4,3,4] خلايا نحل منتظمة، المجموعة الفراغية Pm 3 m (221)
المؤشرات المرجعيةمخططات 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 1مكعب مصحح (غني) ↔ ↔ ↔ r{4,3,4}(2) (3.4.3.4)(1) (3.3.3.3)متوازي المستطيلات
[4[3 [4] ]][[4،3،4خلايا نحل منتظمة ، المجموعة الفراغية Im 3 m (229)
المؤشرات المرجعيةمخططات 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 16مكعب ثنائي القطع (دفعة) ↔ ↔ 2t{4,3,4}(4) (4.6.6)رباعي الأوجه متساوي الساقين
أ غير منتظممكعب متناوب مقطوع (bisch) ↔ ↔ h2t{4,3,4}(4) (3.3.3.3.3)(4) (3.3.3) 

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 المرجعيةرمزاسم خلية النحلأنواع الخلايا (عددها عند كل رأس)المواد الصلبة (جزئياً)الإطارات (المنظور)شكل الرأس
J 52 A 2' G 2 O 22h{4,3,4}:gمكعب متناوب دوار (gytoh)رباعي الأوجه (8) ثماني الأوجه (6)قبة مثلثة الشكل
J 61 A ? G 3 O 24h{4,3,4}:geمكعب متناوب مطول دائريًا (gyetoh)منشور ثلاثي (6) رباعي الأوجه (4) ثماني الأوجه (3)
J 62 A ? G 4 O 23h{4,3,4}:eمكعب 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.

المؤشراترموز كوكستر- دينكين وشلافلياسم خلية النحلتبليط مستويالمواد الصلبة (جزئياً)تبليط
J 11,15 A 1 G 22 {4,4}×{∞}مكعب (مربع منشوري) (تشون)(4.4.4.4)
r{4,4}×{∞}
rr{4,4}×{∞}
J 45 A 6 G 24 t{4,4}×{∞}منشور مربع مقطوع/مقطع ثنائياً (تاسييف)(4.8.8)
tr{4,4}×{∞}
J 44 A 11 G 14 sr{4,4}×{∞}Snub square prismatic (sassiph)(3.3.4.3.4)
غير منتظمht 0,1,2,3 {4,4,2,∞}

المجموعة المنشورية G̃ 21 ( ), [6,3,2, ∞ ]

المؤشراترموز كوكستر- دينكين وشلافلياسم خلية النحلتبليط مستويالمواد الصلبة (جزئياً)تبليط
J 41 A 4 G 11 {3,6} × {∞}موشور مثلثي (tiph)(3 6 )
J 42 A 5 G 26 {6,3} × {∞}منشور سداسي (hiph)(6 3 )
t{3,6} × {∞}
J 43 A 8 G 18 r{6,3} × {∞}موشور ثلاثي سداسي (thiph)(3.6.3.6)
J 46 A 7 G 19 t{6,3} × {∞}موشور سداسي مقطوع (ثاف)(3.12.12)
J 47 A 9 G 16 rr{6,3} × {∞}موشور معيني ثلاثي سداسي (srothaph)(3.4.6.4)
J 48 A 12 G 17 sr{6,3} × {∞}أفطس المنشورية سداسية (snathaph)(3.3.3.3.6)
J 49 A 10 G 23 tr{6,3} × {∞}موشور ثلاثي سداسي مقطوع (غروثاف)(4.6.12)
J 65 A 11' G 13 {3,6}:e × {∞}منشور مثلثي ممدود (إيتوف)(3.3.3.4.4)
J 52 A 2' G 2h3t{3,6,2,∞}رباعي الأوجه-ثماني الأوجه دوار (gytoh)(3 6 )
s2r{3,6,2,∞}
غير منتظمht 0,1,2,3 {3,6,2,∞}

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 كوكسيترالتناظر الممتدخلايا النحلالتناظر الممتد الكيراليخلايا النحل المتناوبة
[4,3,4][4,3,4]622 | 7 | 8 9 | 25 | 20[1 + ,4,3 + ,4,1 + ](2)1 | ب
[2 + [4,3,4 ]] =(1)22[2 + [(4,3 + ,4,2 + ) ]](1)1 | 6
[2 + [4,3,4 ]]128[2 + [(4,3 + ,4,2 + ) ]](1)أ
[2 + [4,3,4 ]]227[2 + [4,3,4 ]] +(1)ج
[4,3 1,1 ][4,3 1,1 ]41 | 7 | 10 | 28
[1[4,3 1,1 ]] =[4,3,4] =(7)22 | 7 | 22 | 7 | 9 | 28 | 25[1[1 + ,4,3 1,1 ]] +(2)1 | 6 | أ
[1[4,3 1,1 ]] + =[4,3,4] +(1)ب
[3 [4] ][3 [4] ](لا أحد)
[2 + [3 [4] ]]16
[1[3 [4] ]] =[4,3 1,1 ] =(2)1 | 10
[2[3 [4] ]] =[4,3,4] =(1)7
[(2 + ,4)[3 [4] ]] =[2 + [4,3,4 ]] =(1)28[(2 + ,4)[3 [4] ]] + = [2 + [4,3,4 ]] +(1)أ

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:

  • ج~2{\displaystyle {\tilde {C}}_{2}}×أ1{\displaystyle A_{1}}: [4,4,2] خلايا قرص العسل المكعبة (3 أشكال)
  • جي~2{\displaystyle {\tilde {G}}_{2}}×أ1{\displaystyle A_{1}}: [6,3,2] أقراص العسل ثلاثية السداسية (8 أشكال - هذه والعائلة السابقة تشكل موشورات التبليطات المنتظمة المحدبة الأحد عشر للمستوى الإقليدي)
  • أ~2{\displaystyle {\tilde {A}}_{2}}×أ1{\displaystyle A_{1}}: [(3,3,3),2] خلايا قرص العسل المثلثة (لا توجد أشكال جديدة)
  • أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}×أ1{\displaystyle A_{1}}×أ1{\displaystyle A_{1}}: [∞,2,2] = خلايا قرص العسل العمودية المكعبة (شكل واحد)
  • أنا2(ص){\displaystyle I_{2}(p)}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}: [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 )
  • أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}×أنا~1{\displaystyle {\tilde {I}}_{1}}×أ1{\displaystyle A_{1}}: [∞,2,∞,2] = [4,4,2] - = (نفس عائلة خلايا النحل المكعبة ذات الألواح)
أمثلة (مرسومة جزئياً)
لوح مكعب على شكل قرص العسلقرص العسل ذو الألواح السداسية المتناوبةقرص عسل ثلاثي سداسي الشكل
(4) 4 3 : مكعب (1) 4 4 : تبليط مربع(4) 3 3 : رباعي الأوجه (3) 3 4 : ثماني الأوجه (1) 3 6 : تبليط مثلثي(2) 3.4.4: منشور ثلاثي (2) 4.4.6: منشور سداسي (1) (3.6) 2 : تبليط ثلاثي سداسي

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 ]

حراشف قرص العسل الإقليدية
ألواح التجميدمجموعات موشورية
s 3 {2,6,3},s 3 {2,4,4},s{2,4,4},3s 4 {4,4,2, },
(1) 3.4.3.4: قبة مثلثة (2) 3.4.6: قبة مثلثة (1) 3.3.3.3: ثماني الأوجه (1) 3.6.3.6: تبليط ثلاثي سداسي(1) 3.4.4.4: قبة مربعة (2) 3.4.8: قبة مربعة (1) 3.3.3: رباعي الأوجه (1) 4.8.8: تبليط مربع مقطوع(1) 3.3.3.3: هرم مربع (4) 3.3.4: هرم مربع (4) 3.3.3: رباعي الأوجه (1) 4.4.4.4: تبليط مربع(1) 3.3.3.3: هرم مربع (4) 3.3.4: هرم مربع (4) 3.3.3: رباعي الأوجه (4) 4.4.4: مكعب

الأشكال الزائدية

قرص العسل ذو الاثني عشر وجهًا من الرتبة الرابعة ، {5،3،4} من منظور
قرص العسل ذو التبليط السداسي شبه المتراص ، {6،3،3}، من منظور

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:

ملخص المجموعة المتراصة المبسطة ذات القطع الزائد
يكتبمجموعات كوكسيترعدد 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. 1 2 سلون، ن.  ج.  أ. (محرر). "المتتالية A242941 (التقسيمات المنتظمة المحدبة في البعد n )" . الموسوعة الإلكترونية لمتتاليات الأعداد الصحيحة . مؤسسة OEIS.
  2. 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)
  3. ، A000029 6-1 حالة، مع تخطي حالة واحدة بعلامة صفر
  4. جوسيت، ثورولد (1900). "حول الأشكال المنتظمة وشبه المنتظمة في فضاء ذي أبعاد ن ". رسول الرياضيات . 29 : 43-48 .
  5. "شجرة متعددة الأشكال" .
(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
فضاءعائلةأ~ن-1{\displaystyle {\tilde {A}}_{n-1}}ج~ن-1{\displaystyle {\tilde {C}}_{n-1}}ب~ن-1{\displaystyle {\tilde {B}}_{n-1}}د~ن-1{\displaystyle {\tilde {D}}_{n-1}}جي~2{\displaystyle {\tilde {G}}_{2}}/F~4{\displaystyle {\tilde {F}}_{4}}/هـ~ن-1{\displaystyle {\tilde {E}}_{n-1}}
E 2تبليط موحد0 [3]δ 3h δ 3q δ 3سداسي
E 3قرص العسل المحدب المنتظم0 [4]δ 4h δ 4q δ 4
E 4قرص عسل رباعي منتظم0 [5]δ 5h δ 5q δ 5قرص العسل ذو 24 خلية
E 5قرص عسل موحد من 50 [6]δ 6h δ 6q δ 6
E 6قرص عسل موحد بستة أشكال0 [7]δ 7h δ 7q δ 72 22
E 7قرص عسل موحد مكون من 7 خلايا0 [8]δ 8h δ 8q δ 81 333 31
E 8قرص عسل موحد مكون من 8 أجزاء0 [9]δ 9h δ 9q δ 91 522 515 21
E 9قرص عسل موحد مكون من 9 طبقات0 [10]δ 10h δ 10q δ 10
E 10قرص عسل موحد مكون من 10 أجزاء0 [11]δ 11h δ 11q δ 11
E n −1قرص عسل منتظم ( ن - 1)0 [ ن ]δ nh δ nq δ n1 كيلو 22 كيلو 1كيلو 21