WikiDer > Шестиугольная черепица - Википедия

Hexagonal tiling - Wikipedia
Шестиугольная черепица
Шестиугольная черепица
ТипОбычная черепица
Конфигурация вершины6.6.6 (или 63)
Мозаика 6 vertfig.svg
Конфигурация лицаV3.3.3.3.3.3 (или V36)
Символ (ы) Шлефли{6,3}
т {3,6}
Символ (ы) Wythoff3 | 6 2
2 6 | 3
3 3 3 |
Диаграмма (ы) КокстераCDel node 1.pngCDel 6.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.png
CDel node.pngCDel 6.pngCDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node 1.png
CDel node 1.pngCDel split1.pngCDel branch 11.png
Симметрияp6m, [6,3], (*632)
Симметрия вращенияp6, [6,3]+, (632)
ДвойнойТреугольная черепица
ХарактеристикиВершинно-транзитивный, ребро-транзитивный, лицо переходный

В геометрия, то шестиугольная черепица или же гексагональная мозаика это обычная черепица из Евклидова плоскость, в котором три[требуется разъяснение] шестиугольники встречаются в каждой вершине. Она имеет Символ Шлефли из {6,3} или т{3,6} (в виде усеченной треугольной плитки).

Английский математик Джон Конвей назвал это гексилль.

Внутренний угол шестиугольника составляет 120 градусов, поэтому три шестиугольника в одной точке составляют полные 360 градусов. Это один из три правильных мозаики плоскости. Два других - это треугольная черепица и квадратная черепица.

Приложения

Шестиугольная мозаика - самый плотный способ устроить круги в двух измерениях. В Гипотеза о сотах утверждает, что шестиугольная мозаика - лучший способ разделить поверхность на области равной площади с наименьшим общим периметром. Оптимальная трехмерная структура для создания сот (а точнее, мыльных пузырей) была исследована Лорд Кельвин, которые считали, что Структура Кельвина (или же объемно-центрированный кубический решетка) оптимальна. Однако менее регулярные Структура Вира – Фелана немного лучше.

Эта структура существует естественным образом в виде графит, где каждый лист графен напоминает проволочную сетку с прочными ковалентными углеродными связями. Синтезированы трубчатые листы графена; они известны как углеродные нанотрубки. У них есть много потенциальных применений из-за их высокого предел прочности и электрические свойства. Силицен похож.

Куриная проволока состоит из гексагональной решетки (часто не правильной) из проволок.

Гексагональная мозаика появляется во многих кристаллах. В трех измерениях гранецентрированная кубическая и гексагональная плотная упаковка являются обычными кристаллическими структурами. Это самые плотные из известных сфер в трех измерениях, которые считаются оптимальными. Конструктивно они представляют собой параллельные слои гексагональных плиток, аналогичные структуре графита. Они различаются тем, как слои расположены в шахматном порядке, причем гранецентрированный кубик является более правильным из двух. Чистый медьсреди других материалов образует гранецентрированную кубическую решетку.

Равномерная окраска

Есть три различных равномерные раскраски шестиугольной мозаики, все порожденные отражательной симметрией Конструкции Wythoff. (час,k) представляют собой периодическое повторение одной цветной плитки, считая гексагональные расстояния как час во-первых, и k второй. Такой же подсчет используется в Многогранники Гольдберга, с обозначением {п+,3}час,k, и может применяться к гиперболическим мозаикам для п>6.

k-униформа1-униформа2-униформа3-униформа
Симметрияp6m, (* 632)p3m1, (* 333)p6m, (* 632)п6, (632)
РисунокРавномерная черепица 63-t0.svgРавномерная черепица 63-t12.svgРавномерная черепица 333-t012.svgУсеченные ромбики tiling.pngШестиугольная черепица 4-colors.svgШестиугольная черепица 2-1.svgШестиугольная черепица 7-colors.svg
Цвета1232427
(ч, к)(1,0)(1,1)(2,0)(2,1)
Schläfli{6,3}т {3,6}т {3[3]}
Wythoff3 | 6 22 6 | 33 3 3 |
CoxeterCDel node 1.pngCDel 6.pngCDel node.pngCDel 3.pngCDel node.pngCDel node 1.pngCDel 3.pngCDel node 1.pngCDel 6.pngCDel node.pngCDel node 1.pngCDel split1.pngCDel branch 11.png
КонвейЧАСcH = t6daHwH = t6dsH

Трехцветная мозаика - это мозаика, созданная по порядку-3. пермутоэдры.

Шестиугольная черепица с фаской

А скошенный шестиугольная плитка заменяет края новыми шестиугольниками и превращается в другую шестиугольную плитку. В пределе исходные грани исчезают, а новые шестиугольники вырождаются в ромбы, и он становится ромбическая черепица.

Шестиугольники (H)Шестиугольники с фаской (cH)Ромби (daH)
Равномерная черепица 63-t0.svgШестиугольная плитка с фаской.pngУсеченные ромбики tiling.pngШестиугольная плитка с фаской.pngРомбическая звездочка.png

Связанные мозаики

Шестиугольники можно разрезать на 6 треугольников. Этот процесс приводит к двум 2-однородные мозаики, а треугольная черепица:

Обычная черепицаРассечение2-однородные мозаикиОбычная черепица
1-униформа n1.svg
Оригинал
Обычный hexagon.svg
Тип вершины 3-3-3-3-3-3.svg
2-униформа n10.svg
1/3 рассечена
2-униформа n19.svg
2/3 рассечено
1-униформа n11.svg
полностью рассечен
Обычная черепицаВставка2-униформа DualОбычная черепица
Двойник плоской мозаики (Uniform Regular 2) 6.6.6.png
Оригинал
Вставка многоугольника в однородные мозаики 1.pngДвойник плоской мозаики (равномерные два 8) 3.3.3.3.3.3; 3.3.6.6.png
1/3 вставка
Двойная плоская мозаика (Uniform Two 9) 36; 34.6 1.png
2/3 вставка

полностью вставлен

Шестиугольную мозаику можно рассматривать как удлиненная ромбическая черепица, где каждая вершина ромбической мозаики растягивается на новое ребро. Это похоже на соотношение ромбический додекаэдр и ромбо-шестиугольный додекаэдр мозаика в 3-х измерениях.

Kah 3 6 romb.png
Ромбическая черепица
Равномерная черепица 63-t0.svg
Шестиугольная черепица
Куриная проволока крупным планом.jpg
Фехтование использует это отношение

Также возможно разделить прототипы некоторых шестиугольных мозаик на два, три, четыре или девять равных пятиугольников:

Pent-Hex-Type1-2.png
Пятиугольная черепица тип 1 с накладками правильных шестиугольников (по 2 пятиугольника в каждом).
Pent-Hex-Type3-3.png
пятиугольная мозаика типа 3 с наложением правильных шестиугольников (по 3 пятиугольника в каждом).
Pent-Hex-Type4-4.png
Пятиугольная мозаика типа 4 с перекрытиями полуправильных шестиугольников (по 4 пятиугольника в каждом).
Pent-Hex-Type3-9.png
Пятиугольная черепица типа 3 с накладками двух размеров правильных шестиугольников (состоящих из 3 и 9 пятиугольников соответственно).

Мутации симметрии

Этот тайлинг топологически связан как часть последовательности регулярных мозаик с шестиугольник грани, начиная с шестиугольной мозаики, с Символ Шлефли {6, n} и Диаграмма Кокстера CDel node 1.pngCDel 6.pngCDel node.pngCDel n.pngCDel node.png, прогрессирующая до бесконечности.

Это разбиение топологически связано с правильными многогранниками с вершина фигуры п3, как часть последовательности, которая продолжается в гиперболическая плоскость.

Аналогично это связано с униформой усеченный многогранники с вершиной п.6.6.

Эта мозаика также является частью последовательности усеченных ромбических многогранников и мозаик с [n, 3] Группа Коксетера симметрия. Куб можно рассматривать как ромбический шестигранник, в котором ромбы представляют собой квадраты. У усеченных форм есть правильные n-угольники в усеченных вершинах и нерегулярные шестиугольные грани.

Конструкции Wythoff из шестиугольных и треугольных мозаик

Словно равномерные многогранники есть восемь однородные мозаики который может быть основан на правильном шестиугольном тайлинге (или двойственном треугольная черепица).

Нарисовывая плитки красного цвета на исходных гранях, желтого цвета в исходных вершинах и синего цвета вдоль исходных краев, можно получить 8 форм, 7 из которых топологически различны. (The усеченная треугольная мозаика топологически идентична шестиугольной мозаике.)

Моноэдральные выпуклые шестиугольные мозаики

Существует 3 типа моноэдральных выпуклых шестиугольных мозаик.[1] Они все равногранный. У каждого есть параметрические вариации в пределах фиксированной симметрии. Тип 2 содержит скользящие отражения, и является 2-изоэдральным, сохраняя киральные пары различными.

3 типа моноэдральных выпуклых шестиугольных мозаик
123
п2, 2222пгг, 22 ×п2, 2222п3, 333
P6-type1.pngP6-type2.pngP6-type2-chiral Coloring.pngP6-type3.png
Прототип p6-type1.png
б = е
B + C + D = 360 °
Прототип p6-type2.png
б = д, д = е
B + C + E = 360 °
Прототип p6-type3.png
а = е, б = с, г = е
B = D = F = 120 °
Решетка p6-type1.png
2-х плитная решетка
Решетка p6-type2.png
Решетка из 4 плиток
Решетка p6-type3.png
Решетка из 3 плиток

Топологически эквивалентные мозаики

Гексагональные мозаики могут быть построены с той же топологией {6,3}, что и обычные мозаики (3 шестиугольника вокруг каждой вершины). Существует 13 вариантов с изоэдральными гранями. Приведенная симметрия предполагает, что все грани одного цвета. Цвета здесь обозначают позиции решетки.[2] Одноцветные (1-плитки) решетки бывают параллелогон шестиугольники.

13 изоэдрально-черепичных шестиугольников
пг (× ×)p2 (2222)п3 (333)pmg (22 *)
Изогранная черепица p6-1.pngИзогранная черепица p6-2.pngИзогранная черепица p6-3.pngИзогранная черепица p6-6.pngИзогранная черепица p6-9.pngИзогранная черепица p6-10.png
пгг (22 ×)p31m (3 * 3)p2 (2222)см (2 * 22)p6m (* 632)
Изогранная черепица p6-4.pngИзогранная черепица p6-5.pngИзогранная черепица p6-8.pngИзогранная черепица p6-11.pngИзогранная черепица p6-7.pngИзогранная черепица p6-12.pngИзогранная черепица p6-13.png

Другие изоэдрально-мозаичные топологические шестиугольные мозаики рассматриваются как четырехугольники и пятиугольники, которые не стыкуются между собой, а интерпретируются как коллинеарные смежные ребра:

Четырехугольники, выложенные изогранной плиткой
pmg (22 *)пгг (22 ×)см (2 * 22)p2 (2222)
Изогранная черепица p4-18.png
Параллелограмм
Изогранная черепица p4-20.png
Трапеция
Изогранная черепица p4-19.png
Параллелограмм
Изогранная черепица p4-19b.png
Прямоугольник
Изогранная черепица p4-17.png
Параллелограмм
Изогранная мозаика p4-21.png
Прямоугольник
Изогранная мозаика p4-22.png
Прямоугольник
Изогранные пятиугольники
p2 (2222)пгг (22 ×)п3 (333)
P5-type1.pngP5-type2.pngP5-type3.png

2-однородные и 3-однородные мозаики имеют вращательную степень свободы, которая искажает 2/3 шестиугольников, включая коллинеарный случай, который также можно рассматривать как мозаику шестиугольников и более крупных треугольников без стыков.[3]

Это также может быть искажено в хиральный 4-х цветный трехсторонний узор, искажающий некоторые шестиугольники в параллелограммы. Плетеный узор с 2 цветными гранями имеет ротационные 632 (p6) симметрия. А шеврон узор имеет симметрию pmg (22 *), которая понижается до p1 (°) с 3 или 4 цветными плитками.

ОбычныйГиратированныйОбычныйСотканныйШеврон
p6m, (* 632)п6, (632)p6m (* 632)p6 (632)p1 (°)
Равномерная черепица 63-t12.svgЦилиндрическая шестиугольная черепица2.pngУсеченные ромбики tiling.pngПлетеный шестиугольный кафель2.pngШеврон шестиугольный черепица-3-color.png
p3m1, (* 333)п3, (333)p6m (* 632)p2 (2222)p1 (°)
Равномерная черепица 333-t012.svgГоризонтальная шестиугольная черепица1.pngШестиугольная черепица 4-colors.pngWeaved hexagon tiling.pngШеврон шестиугольный черепица-4-color.png

Упаковка круга

Шестиугольную плитку можно использовать как упаковка круга, помещая круги равного диаметра в центре каждой точки. Каждый круг находится в контакте с 3 другими кругами в упаковке (номер поцелуя).[4] Зазор внутри каждого шестиугольника позволяет разместить один круг, создавая наиболее плотную упаковку из треугольная черепица, с каждым кругом контактируйте максимум 6 кругов.

1-униформа-1-circlepack.svg

Связанные регулярные сложные апейрогоны

Есть 2 регулярные сложные апейрогоны, разделяющие вершины шестиугольной мозаики. Регулярные сложные апейрогоны имеют вершины и ребра, причем ребра могут содержать 2 и более вершины. Обычные апейрогоны п{q}р ограничены: 1 /п + 2/q + 1/р = 1. Ребра имеют п вершины, а фигуры вершин - р-гональный.[5]

Первый состоит из 2-х ребер, по три вокруг каждой вершины, второй - из шестиугольных ребер, по три вокруг каждой вершины. Третий комплексный апейрогон, имеющий одни и те же вершины, является квазирегулярным, в котором чередуются 2-ребра и 6-ребра.

Комплекс апейрогон 2-12-3.pngКомплекс апейрогон 6-4-3.pngУсеченный сложный многоугольник 6-6-2.png
2 {12} 3 или CDel node 1.pngCDel 12.pngCDel 3node.png6 {4} 3 или CDel 6node 1.pngCDel 4.pngCDel 3node.pngCDel 6node 1.pngCDel 6.pngCDel node 1.png

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Плитки и узоры, разд. 9.3 Другие моноэдральные мозаики выпуклыми многоугольниками
  2. ^ Мозаики и узоры, из списка 107 равногранных мозаик, стр. 473–481.
  3. ^ Плитки и узоры, равномерные мозаики без стыка
  4. ^ Порядок в космосе: справочник по дизайну, Кейт Кричлоу, стр. 74–75, образец 2.
  5. ^ Кокстер, Регулярные комплексные многогранники, с. 111-112, с. 136.
  • Кокстер, H.S.M. Правильные многогранники, (3-е издание, 1973 г.), Дуврское издание, ISBN 0-486-61480-8 п. 296, Таблица II: Обычные соты
  • Грюнбаум, Бранко; Шепард, Г. К. (1987). Плитки и узоры. Нью-Йорк: У. Х. Фриман. ISBN 0-7167-1193-1. (Глава 2.1: Регулярные и однородные мозаики, стр. 58–65).
  • Уильямс, Роберт (1979). Геометрическая основа естественной структуры: первоисточник дизайна. Dover Publications, Inc. стр. 35. ISBN 0-486-23729-X.
  • Джон Х. Конвей, Хайди Берджел, Хаим Гудман-Штраус, Симметрии вещей 2008, ISBN 978-1-56881-220-5 [1]

внешняя ссылка

КосмосСемья / /
E2Равномерная черепица{3[3]}δ333Шестиугольный
E3Равномерно выпуклые соты{3[4]}δ444
E4Равномерные 4-соты{3[5]}δ55524-ячеечные соты
E5Равномерные 5-соты{3[6]}δ666
E6Равномерные 6-соты{3[7]}δ777222
E7Равномерные 7-соты{3[8]}δ888133331
E8Равномерные 8-соты{3[9]}δ999152251521
E9Равномерные 9-соты{3[10]}δ101010
Eп-1Униформа (п-1)-соты{3[n]}δппп1k22k1k21