Гиперпрямоугольник

Обобщение прямоугольника для более высоких размерностей
Гиперпрямоугольник
Ортотоп
Прямоугольный кубоид — это 3-ортотоп
ТипПризма
Лица2 н
Краяп × 2 п −1
Вершины2 н
Символ Шлефли{}×{}×···×{} = {} n [1]
Диаграмма Коксетера···
Группа симметрии[2 n −1 ] , порядок 2 n
Двойной многогранникПрямоугольный n-фузилон
Характеристикивыпуклый , зоноэдр , изогональный
Проекции К-ячеек на плоскость (от до ). Показаны только края ячеек более высокой размерности. к = 1 {\displaystyle к=1} 6 {\displaystyle 6}

В геометрии гиперпрямоугольник (также называемый ящиком , гипербоксом , -ячейкой или ортотопом [2] ) является обобщением прямоугольника ( плоской фигуры ) и прямоугольного кубоида ( объемной фигуры ) на более высокие измерения . Необходимым и достаточным условием является то, что он конгруэнтен декартову произведению конечных интервалов . [ 3] Это означает, что -мерное прямоугольное тело имеет каждое из своих ребер, равных одному из замкнутых интервалов, используемых в определении. Каждая -ячейка компактна . [4] [5] к {\displaystyle k} k {\displaystyle k} k {\displaystyle k}

Если все ребра имеют одинаковую длину, то это гиперкуб . Гиперпрямоугольник является частным случаем параллелоэдра .

Формальное определение

Для каждого целого числа от до пусть и будут действительными числами такими, что . Множество всех точек, координаты которых удовлетворяют неравенствам, является -клеткой . [6] i {\displaystyle i} 1 {\displaystyle 1} k {\displaystyle k} a i {\displaystyle a_{i}} b i {\displaystyle b_{i}} a i < b i {\displaystyle a_{i}<b_{i}} x = ( x 1 , , x k ) {\displaystyle x=(x_{1},\dots ,x_{k})} R k {\displaystyle \mathbb {R} ^{k}} a i x i b i {\displaystyle a_{i}\leq x_{i}\leq b_{i}} k {\displaystyle k}

Интуиция

Ячейка размерности особенно проста. Например, ячейка 1 — это просто интервал с . Ячейка 2 — это прямоугольник, образованный декартовым произведением двух замкнутых интервалов, а ячейка 3 — это прямоугольное тело. k {\displaystyle k} k 3 {\displaystyle k\leq 3} [ a , b ] {\displaystyle [a,b]} a < b {\displaystyle a<b}

Стороны и ребра 3 -ячейки не обязательно должны быть равны по (евклидовой) длине; хотя единичный куб (имеющий границы одинаковой евклидовой длины) является 3-ячейкой, множество всех 3-ячеек с ребрами одинаковой длины является строгим подмножеством множества всех 3-ячеек. k {\displaystyle k}

Типы

Четырехмерный ортотоп, скорее всего, является гиперкубоидом. [7]

Частным случаем n -мерного ортотопа, где все ребра имеют одинаковую длину, является n - куб или гиперкуб. [2]

По аналогии, термин «гиперпрямоугольник» может относиться к декартовым произведениям ортогональных интервалов других видов, таких как диапазоны ключей в теории баз данных или диапазоны целых чисел , а не действительных чисел . [8]

Двойной многогранник

н -фузил
Пример: 3-фузил
ТипПризма
Лица2 н
Вершины2 н
Символ Шлефли{}+{}+···+{} = н {} [1]
Диаграмма Коксетера...
Группа симметрии[2 n −1 ] , порядок 2 n
Двойной многогранникн- ортотоп
Характеристикивыпуклый , изотопный

Двойственный многогранник n -ортотопа по - разному назывался прямоугольным n -ортоплексом , ромбическим n -фузилем или n -ромбом . Он построен 2 n точками , расположенными в центре прямоугольных граней ортотопа.

Символ Шлефли n- фузиля можно представить в виде суммы n ортогональных отрезков: { } + { } + ... + { } или n { }.

1-фузея — это отрезок прямой . 2-фузея — это ромб . Его плоские поперечные выборки во всех парах осей — ромбы .

нПример изображения
1
Отрезок линии
{ }
2
Ромб
{ } + { } = 2{ }
3
Ромбический 3-ортоплекс внутри 3-ортотопа
{ } + { } + { } = 3{ }

Смотрите также

Примечания

  1. ^ ab NW Johnson : Geometries and Transformations , (2018) ISBN  978-1-107-10340-5 Глава 11: Конечные группы симметрии , 11.5 Сферические группы Коксетера, стр.251
  2. ^ ab Coxeter, 1973
  3. ^ Форан (1991)
  4. ^ Рудин (1976:39)
  5. ^ Форан (1991:24)
  6. ^ Рудин (1976:31)
  7. ^ Хироцу, Такаши (2022). «Гиперкубоиды нормального размера в заданном гиперкубе». arXiv : 2211.15342 .
  8. ^ См., например, Чжан, И; Мунагала, Камеш; Ян, Джун (2011), «Хранение матриц на диске: новый взгляд на теорию и практику» (PDF) , Proc. ВЛДБ , 4 (11): 1075–1086, doi :10.14778/3402707.3402743.

Ссылки

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hyperrectangle&oldid=1254113713"