Русская Википедия:Тришестиугольная мозаика

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Тришестиугольная мозаика
Файл:1-uniform n7.svg
Тип полуправильная мозаика
Конфигурация
вершины
Файл:Trihexagonal tiling vertfig.png
(3.6)2
Символ Шлефли r{6,3} или <math>\begin{Bmatrix} 6 \\ 3 \end{Bmatrix}</math>
h2{6,3}
Шаблон:Нп3 2 | 6 3
3 3 | 3
Диаграмма
Коксетера — Дынкина
Шаблон:CDD
Шаблон:CDD = Шаблон:CDD
Симметрии Шаблон:Нп3, [6,3], (*632)
Симметрии вращения Шаблон:Нп3, [6,3]+, (632)
p3, [3[3]]+, (333)
Обозначение Бауэрса That
Двойственные
соты
ромбическая
мозаика
Свойства вершинно транзитивная
рёберно транзитивная

Тришестиугольная мозаика — это одна из 11 однородных мозаик на евклидовой плоскости из правильных многоугольников[1]. Мозаика состоит из правильных треугольников и правильных шестиугольников, расположенных так, что каждый шестиугольник окружён треугольниками, и наоборот. Название мозаики вызвано тем фактом, что она комбинирует правильную шестиугольную мозаику и правильную треугольную мозаику. Два шестиугольника и два треугольника чередуются вокруг каждой вершины, а рёбра образуют бесконечную конфигурацию прямых. Двойственная мозаика — ромбическаяШаблон:Sfn.

Мозаика и её место в классификации однородных мозаик были приведены Иоганном Кеплером ещё в 1619 в его книге Harmonices MundiШаблон:Sfn. Узор давно использовался в японском лозоплетении, где он назывался кагомэ. Японский термин для этого узора был позаимствован физиками, где он получил название решётка кагомэ. Узор встречается в кристаллических структурах некоторых минералов. Конвей использовал название hexadeltille (шести-дельта-мозаика), скомбинировав части слов hex-/deltа/tilleШаблон:Sfn.

Кагомэ

Файл:P12fig1.jpg
Японская корзина с узором кагомэ

Кагомэ (Шаблон:Lang-ja) — это традиционный японский узор плетения бамбука. Название состоит из слов каго (корзина) и мэ (глаз), последнее относится к отверстиям в бамбуковой корзине.

Файл:Kagome lattice blue.svg
Детальный вид плетения кагомэ

Кагомэ представляет собой переплетённую конфигурацию прутьев, образующая узор тришестиугольной мозаики. Плетение даёт кагоме симметрию хиральной Шаблон:Нп3, группы p6.

Решётка кагомэ

Термин решётка кагомэ ввёл японский физик, иностранный член РАН[2] Шаблон:Нп3. Термин впервые появился в статье 1951, написанной Иширо Сёдзи под руководством ФусимиШаблон:Sfn. Решётка кагомэ в этом смысле состоит из вершин и рёбер тришестиугольной мозаики. Вопреки названию, эти пересечения не образуют математическую решётку.

Связанная трёхмерная структура, образованная вершинами и рёбрами Шаблон:Нп3, заполняющих пространство правильными тетраэдрами и усечёнными тетраэдрами, называется гиперрешёткой кагомэ Шаблон:Sfn. Она представляется вершинами и рёбрами четвертькубических сот, заполняющих пространство тетраэдрами и усечёнными тетраэдрами. Структура содержит четыре множества параллельных плоскостей, и каждая плоскость является двумерной решёткой кагомэ. Другое представление в трёхмерном пространстве имеет параллельные уровни двумерных решёток и называется орторомбическая решётка кагомэШаблон:Sfn. Тришестиугольные призматические соты представляют рёбра и вершины этой решётки.

Некоторые минералы, а именно ярозит и гербертсмитит, содержат двумерные решётки или трёхмерные решётки кагомэ, образованные из атомов в кристаллической структуре. Эти минералы показывают физические свойства, связанные с магнитами с геометрической фрустрацией. Например, распределение спинов магнитных ионов в Co3V2O8 располагается в виде решётки кагомэ и показывает удивительное магнитное поведение при низких температурахШаблон:Sfn. Термин имеет сейчас широкое распространение в научной литературе, особенно в теоретическом изучении магнитных свойств теоретической решётки кагомэ.

Симметрия

Файл:Tiling Dual Semiregular V4-6-12 Bisected Hexagonal.svg
Треугольные 30-60-90 фундаментальные области симметрии p6m (*632)

Тришестиугольная мозаика имеет символ Шлефли r{6,3} и диаграмму Коксетера — Дынкина Шаблон:CDD, символизирующие факт, что мозаика является полноусечённой шестиугольной мозаикой, {6,3}. Её симметрии можно описать группой обоев p6mm, (*632)Шаблон:Sfn. Мозаика может быть получена построением Витхоффа из фундаментальных областей отражений этой группы. Тришестиугольная мозаика является квазиправильной мозаикой, чередующей два типа многоугольников и имеющей конфигурацию вершины (3.6)2. Мозаика является также однородной мозаикой, одной из восьми, полученных из правильной шестиугольной мозаики.

Однородные раскраски

Существует две различные однородные раскраски тришестиугольной мозаики. Эти две раскраски, если указать индексы цветов для 4 граней вокруг вершины (3.6.3.6), имеют наборы индексов 1212 и 1232Шаблон:Sfn. Вторая раскраска называется скошенной шестиугольной мозаикой, h2{6,3}, с двумя цветами треугольников из симметрии (*333) группы обоев p3m1.

Симметрия p6m, (*632) p3m, (*333)
Раскраска Файл:Uniform polyhedron-63-t1.png Файл:Uniform tiling 333-t12.png
фундаментальная
область
Файл:632 fundamental domain t1.png Файл:333 fundamental domain t01.png
Шаблон:Нп3 2 | 6 3 3 3 | 3
диаграмма
Коксетера
— Дынкина
Шаблон:CDD Шаблон:CDD = Шаблон:CDD
символ
Шлефли
r{6,3} r{3[3]} = h2{6,3}

Топологически эквивалентные мозаики

Тришестиугольная мозаика может быть геометрически искривлена в топологически эквивалентные мозаики с меньшей степенью симметрииШаблон:Sfn. В этих вариантах мозаики рёбра не обязательно являются отрезками (могут быть кривыми).

p3m1, (*333) p3, (333) p31m, (3*3)
Файл:Trihexagonal tiling unequal.png Файл:Trihexagonal tiling unequal2.svg Файл:Distorted trihexagonal tiling.png Файл:Triangle and triangular star tiling.png

Связанные квазирегулярные мозаики

Тришестиугольная мозаика присутствует в последовательности симметрий квазирегулярных мозаик с конфигурациями вершин (3.n)2, которая начинается с мозаик на сфере, идёт к евклидовой плоскости и переходит в гипеболическую плоскость. С Шаблон:Нп3 симметрии *n32 все эти мозаики создаются построением Витхоффа с фундаментальной областью симметрии и генераторной точкой в вершине области с прямым угломШаблон:Sfn[3]. Шаблон:Квазирегулярные-3 малая таблица

Связанные правильные комплексные бесконечноугольники

Существует 2 правильных комплексных бесконечноугольника, имеющие те же вершины, что и тришестиугольная мозаика. Правильные комплексные бесконечноугольники имеют вершины и рёбра, при этом рёбра могут иметь 2 и более вершин. Правильные бесконечноугольники (апейрогоны) p{q}r имеют ограничивающее равенство: 1/p + 2/q + 1/r = 1. Рёбра имеют p вершин, расположенных как у правильного многоугольника, а вершинные фигуры r-угольныШаблон:Sfn.

Первый бесконечноугольник состоит из треугольных рёбер, по два треугольника вокруг каждой вершины, второй имеет шестиугольные рёбра, по два шестиугольника вокруг каждой вершины.

Файл:Complex apeirogon 3-12-2.png Файл:Complex apeirogon 6-6-2.png
3{12}2 or Шаблон:CDD 6{6}2 or Шаблон:CDD

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Геометрические мозаики

Шаблон:Rq

  1. Шаблон:Harvnb. См., в частности, теорему 2.1.3 на стр. 59 (классификацию однородных мозаик), рисунок 2.1.5 на стр.63 (иллюстрация этой мозаики), теорему 2.9.1 на стр. 103 (классификация раскрашенных мозаик), рисунок 2.9.2 на стр. 105 (иллюстрация раскрашенных мозаик), рисунок 2.5.3(d) на стр. 83 (топологически эквивалентная звёздчатая мозаика) и упражнение 4.1.3 на стр. 171 (топологическая эквивалентность тришестиугольной и двутреугольной мозаик).
  2. Шаблон:Cite web
  3. Two Dimensional symmetry Mutations by Daniel Huson