Двадцатичетырёхячейник
Двадцатичетырёхяче́йник[1], или икоситетрахор (от др.-греч. εἴκοσι — «двадцать», τέτταρες — «четыре» и χώρος — «место, пространство»), — один из правильных многоячейников в четырёхмерном пространстве.
Открыт Людвигом Шлефли в середине 1850-х годов[2]. Символ Шлефли двадцатичетырёхячейника — {3,4,3}.
Двойственен сам себе; это единственный самодвойственный правильный политоп размерности больше 2, не являющийся симплексом.
Содержание
Описание
Ограничен 24 трёхмерными ячейками — одинаковыми октаэдрами. Угол между двумя смежными ячейками равен в точности <math>120^\circ.</math>
Его 96 двумерных граней — одинаковые правильные треугольники. Каждая грань разделяет 2 примыкающие к ней ячейки.
Имеет 96 рёбер равной длины, расположенных так же, как рёбра трёх тессерактов с общим центром. На каждом ребре сходятся по 3 грани и по 3 ячейки.
Имеет 24 вершины, расположенные так же, как вершины трёх шестнадцатиячейников с общим центром. В каждой вершине сходятся по 8 рёбер, по 12 граней и по 6 ячеек.
Двадцатичетырёхячейник можно рассматривать как полностью усечённый шестнадцатиячейник.
Двадцатичетырёхячейник можно собрать из двух равных тессерактов, разрезав один из них на 8 одинаковых четырёхмерных пирамид, кубические основания которых — 8 ячеек тессеракта, а вершины совпадают с его центром, и затем приложив эти пирамиды к 8 кубическим ячейкам другого тессеракта. В трёхмерном пространстве аналогичным образом можно из двух равных кубов собрать ромбододекаэдр — который, однако, не является правильным.
В координатах
Первый способ расположения
Двадцатичетырёхячейник можно разместить в декартовой системе координат так, чтобы 8 из его вершин имели координаты <math>(\pm2;0;0;0),</math> <math>(0;\pm2;0;0),</math> <math>(0;0;\pm2;0),</math> <math>(0;0;0;\pm2)</math> (эти вершины расположены так же, как вершины шестнадцатиячейника), а остальные 16 вершин — координаты <math>(\pm1;\pm1;\pm1;\pm1)</math> (они расположены так же, как вершины тессеракта; кроме того, те 8 из них, среди координат которых нечётное число отрицательных, образуют вершины другого шестнадцатиячейника, а прочие 8 — вершины третьего шестнадцатиячейника).
При этом ребром будут соединены те вершины, у которых все четыре координаты различаются на <math>1</math> — либо одна из координат различается на <math>2,</math> а остальные совпадают.
Начало координат <math>(0;0;0;0)</math> будет центром симметрии двадцатичетырёхячейника, а также центром его вписанной, описанной и полувписанных трёхмерных гиперсфер.
Второй способ расположения
Кроме того, двадцатичетырёхячейник можно разместить так, чтобы координаты всех его 24 вершин были всевозможными перестановками чисел <math>(\pm1;\pm1;0;0)</math> (эти точки — центры 24 ячеек многоячейника, описанного в предыдущем разделе).
При этом ребром будут соединены те вершины, у которых какие-либо две координаты различаются на <math>1,</math> а другие две совпадают.
Центром многоячейника снова будет начало координат.
Ортогональные проекции на плоскость
Метрические характеристики
Если двадцатичетырёхячейник имеет ребро длины <math>a,</math> то его четырёхмерный гиперобъём и трёхмерная гиперплощадь поверхности выражаются соответственно как
- <math>V_4 = 2a^4 = 2,0000000a^4,</math>
- <math>S_3 = 8\sqrt{2}a^3 \approx 11,3137085a^3.</math>
Радиус описанной трёхмерной гиперсферы (проходящей через все вершины многоячейника) при этом будет равен
- <math>R = a = 1,0000000a,</math>
радиус внешней полувписанной гиперсферы (касающейся всех рёбер в их серединах) —
- <math>\rho_1 = \frac{\sqrt{3}}{2}\;a \approx 0,8660254a,</math>
радиус внутренней полувписанной гиперсферы (касающейся всех граней в их центрах) —
- <math>\rho_2 = \frac{\sqrt{6}}{3}\;a \approx 0,8164966a,</math>
радиус вписанной гиперсферы (касающейся всех ячеек в их центрах) —
- <math>r = \frac{\sqrt{2}}{2}\;a \approx 0,7071068a.</math>
Заполнение пространства
Двадцатичетырёхячейниками можно замостить четырёхмерное пространство без промежутков и наложений.
Напишите отзыв о статье "Двадцатичетырёхячейник"
Примечания
- ↑ Д. К. Бобылёв. Четырехмерное пространство // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- ↑ [web.archive.org/web/20070207021813/members.aol.com/Polycell/glossary.html#Icositetrachoron George Olshevsky. Icositetrachoron] // Glossary for Hyperspace.
Ссылки
- Weisstein, Eric W. [mathworld.wolfram.com/24-Cell.html Двадцатичетырёхячейник] (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
|
Двадцатичетырёхячейник на Викискладе? |
|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Двадцатичетырёхячейник
Обручения не было и никому не было объявлено о помолвке Болконского с Наташей; на этом настоял князь Андрей. Он говорил, что так как он причиной отсрочки, то он и должен нести всю тяжесть ее. Он говорил, что он навеки связал себя своим словом, но что он не хочет связывать Наташу и предоставляет ей полную свободу. Ежели она через полгода почувствует, что она не любит его, она будет в своем праве, ежели откажет ему. Само собою разумеется, что ни родители, ни Наташа не хотели слышать об этом; но князь Андрей настаивал на своем. Князь Андрей бывал каждый день у Ростовых, но не как жених обращался с Наташей: он говорил ей вы и целовал только ее руку. Между князем Андреем и Наташей после дня предложения установились совсем другие чем прежде, близкие, простые отношения. Они как будто до сих пор не знали друг друга. И он и она любили вспоминать о том, как они смотрели друг на друга, когда были еще ничем , теперь оба они чувствовали себя совсем другими существами: тогда притворными, теперь простыми и искренними. Сначала в семействе чувствовалась неловкость в обращении с князем Андреем; он казался человеком из чуждого мира, и Наташа долго приучала домашних к князю Андрею и с гордостью уверяла всех, что он только кажется таким особенным, а что он такой же, как и все, и что она его не боится и что никто не должен бояться его. После нескольких дней, в семействе к нему привыкли и не стесняясь вели при нем прежний образ жизни, в котором он принимал участие. Он про хозяйство умел говорить с графом и про наряды с графиней и Наташей, и про альбомы и канву с Соней. Иногда домашние Ростовы между собою и при князе Андрее удивлялись тому, как всё это случилось и как очевидны были предзнаменования этого: и приезд князя Андрея в Отрадное, и их приезд в Петербург, и сходство между Наташей и князем Андреем, которое заметила няня в первый приезд князя Андрея, и столкновение в 1805 м году между Андреем и Николаем, и еще много других предзнаменований того, что случилось, было замечено домашними.
В доме царствовала та поэтическая скука и молчаливость, которая всегда сопутствует присутствию жениха и невесты. Часто сидя вместе, все молчали. Иногда вставали и уходили, и жених с невестой, оставаясь одни, всё также молчали. Редко они говорили о будущей своей жизни. Князю Андрею страшно и совестно было говорить об этом. Наташа разделяла это чувство, как и все его чувства, которые она постоянно угадывала. Один раз Наташа стала расспрашивать про его сына. Князь Андрей покраснел, что с ним часто случалось теперь и что особенно любила Наташа, и сказал, что сын его не будет жить с ними.
– Отчего? – испуганно сказала Наташа.
– Я не могу отнять его у деда и потом…
– Как бы я его любила! – сказала Наташа, тотчас же угадав его мысль; но я знаю, вы хотите, чтобы не было предлогов обвинять вас и меня.
Старый граф иногда подходил к князю Андрею, целовал его, спрашивал у него совета на счет воспитания Пети или службы Николая. Старая графиня вздыхала, глядя на них. Соня боялась всякую минуту быть лишней и старалась находить предлоги оставлять их одних, когда им этого и не нужно было. Когда князь Андрей говорил (он очень хорошо рассказывал), Наташа с гордостью слушала его; когда она говорила, то со страхом и радостью замечала, что он внимательно и испытующе смотрит на нее. Она с недоумением спрашивала себя: «Что он ищет во мне? Чего то он добивается своим взглядом! Что, как нет во мне того, что он ищет этим взглядом?» Иногда она входила в свойственное ей безумно веселое расположение духа, и тогда она особенно любила слушать и смотреть, как князь Андрей смеялся. Он редко смеялся, но зато, когда он смеялся, то отдавался весь своему смеху, и всякий раз после этого смеха она чувствовала себя ближе к нему. Наташа была бы совершенно счастлива, ежели бы мысль о предстоящей и приближающейся разлуке не пугала ее, так как и он бледнел и холодел при одной мысли о том.
Накануне своего отъезда из Петербурга, князь Андрей привез с собой Пьера, со времени бала ни разу не бывшего у Ростовых. Пьер казался растерянным и смущенным. Он разговаривал с матерью. Наташа села с Соней у шахматного столика, приглашая этим к себе князя Андрея. Он подошел к ним.
– Вы ведь давно знаете Безухого? – спросил он. – Вы любите его?
– Да, он славный, но смешной очень.
И она, как всегда говоря о Пьере, стала рассказывать анекдоты о его рассеянности, анекдоты, которые даже выдумывали на него.
– Вы знаете, я поверил ему нашу тайну, – сказал князь Андрей. – Я знаю его с детства. Это золотое сердце. Я вас прошу, Натали, – сказал он вдруг серьезно; – я уеду, Бог знает, что может случиться. Вы можете разлю… Ну, знаю, что я не должен говорить об этом. Одно, – чтобы ни случилось с вами, когда меня не будет…
