Ausgewählte reguläre Polytope
Regelmäßige (2D) Polygone
Konvex Stern
{5}{5/2}
Regelmäßige (3D) Polyeder
Konvex Stern
{5,3}{5/2,5}
Regelmäßige 4D-Polytope
Konvex Stern
{5,3,3}{5/2,5,3}
Regelmäßige 2D-Tessellationen
Euklidisch Hyperbolisch
{4,4}{5,4}
Regelmäßige 3D-Tessellationen
Euklidisch Hyperbolisch
{4,3,4}{5,3,4}

Dieser Artikel listet die regulären Polytope im euklidischen , sphärischen und hyperbolischen Raum auf.

Überblick

Diese Tabelle zeigt eine Zusammenfassung der Anzahl regulärer Polytope nach Rang.

Rang Endlich Unendlich
Euklidisch / Sphärisch Abstrakt Euklidisch Hyperbolisch Abstrakt
Kompakt Parakompakt
Konvex Stern Schiefe Konvex Schiefe Konvex Stern Konvex
d = r [ 1 ]d = r +1 d = r + 2 d = r -1 [ 1 ]d = rd = r +1
1 10000100000000
2 ∞∞0∞∞∞101∞1001
3 549∞∞∞3324 [ 2 ]∞∞∞∞∞
4 61018?∞∞17?∞4011∞
5 303?∞∞315?∞542∞
6 303?∞∞17?∞005∞
7+ 303?∞∞17?∞000∞

1-Polytope

Ein Coxeter-Diagramm stellt Spiegelebenen als Knoten dar und umkreist einen Knoten, wenn ein Punkt nicht auf der Ebene liegt. Ein Dion { },sei ein Punkt p und sein Spiegelbildpunkt p' , und sei die Strecke zwischen ihnen.

Es gibt nur ein Polytop vom Rang 1 (1-Polytop), die geschlossene Strecke, die von ihren beiden Endpunkten begrenzt wird. Jede Realisierung dieses 1-Polytops ist regulär. Es hat das Schläfli-Symbol { }, [ 3 ] [ 4 ] oder ein Coxeter-Diagramm mit einem einzigen Ringknoten.Norman Johnson nennt es ein Dion [ 5 ] und gibt ihm das Schläfli-Symbol { }.

Obwohl es als Polytop trivial ist, tritt es als Kanten von Polygonen und anderen höherdimensionalen Polytopen auf. [ 6 ] Es wird in der Definition von uniformen Prismen wie dem Schläfli-Symbol { }×{p} oder dem Coxeter-Diagramm verwendet.als kartesisches Produkt einer Strecke und eines regelmäßigen Polygons. [ 7 ]

2-Polytope (Polygone)

Die Polytope vom Rang 2 (2-Polytope) werden Polygone genannt . Regelmäßige Polygone sind gleichseitig und zyklisch . Ein p -eckiges regelmäßiges Polygon wird durch das Schläfli-Symbol {p} dargestellt.

Viele Quellen betrachten nur konvexe Polygone , doch Sternpolygone , wie beispielsweise das Pentagramm , können, wenn man sie genauer betrachtet, ebenfalls regelmäßig sein. Sie verwenden dieselben Eckpunkte wie die konvexen Formen, sind aber alternierend miteinander verbunden, wobei die Polygone den Kreis mehrfach durchlaufen, um vollständig zu sein.

Konvex

Das Schläfli-Symbol {p} repräsentiert ein reguläres p -Eck .

Name Dreieck ( 2-Simplex ) Quadrat ( 2-Orthoplex )( 2-Würfel ) Pentagon ( 2-pentagonales Polytop ) HexagonHeptagonAchteck
Schläfli{3} {4} {5} {6} {7} {8}
Symmetrie D 3 , [3]D 4 , [4]D 5 , [5]D 6 , [6]D 7 , [7]D 8 , [8]
Coxeter
Bild
Name Nonagon (Enneagon)ZehneckHendecagonDodekagonDreizehneckTetradecagon
Schläfli {9} {10} {11} {12} {13} {14}
Symmetrie D 9 , [9]D 10 , [10]D 11 , [11]D 12 , [12]D 13 , [13]D 14 , [14]
Coxeter
Bild
Name PentadekagonHexadecagonHeptadekagonOktadekagonEnneadecagonIcosagonp-gon
Schläfli {15} {16} {17} {18} {19} {20} { P }
Symmetrie D 15 , [15]D 16 , [16]D 17 , [17]D 18 , [18]D 19 , [19]D 20 , [20]D p , [p]
Coxeter
Bild

Sphärisch

Das reguläre Digon {2} kann als entartetes reguläres Polygon betrachtet werden. Es lässt sich in einigen nichteuklidischen Räumen, wie beispielsweise auf der Oberfläche einer Kugel oder eines Torus , nicht-entartet realisieren . So kann ein Digon beispielsweise als sphärische Mondscheibe nicht-entartet realisiert werden . Ein Monogon {1} könnte ebenfalls auf der Kugel als ein einziger Punkt mit einem Großkreis durch ihn realisiert werden. [ 8 ] Ein Monogon ist jedoch kein gültiges abstraktes Polytop , da seine einzige Kante nur mit einem Eckpunkt anstatt mit zwei inzident ist.

Name MonogonDigon
Schläfli-Symbol{1} {2}
Symmetrie D 1 , [ ] D 2 , [2]
Coxeter-Diagrammoder
Bild

Sterne

Es existieren unendlich viele reguläre Sternpolytope in zwei Dimensionen, deren Schläfli-Symbole aus rationalen Zahlen { n / m } bestehen . Sie werden Sternpolygone genannt und weisen die gleiche Eckpunktanordnung wie die konvexen regulären Polygone auf.

Im Allgemeinen gibt es für jede natürliche Zahl n reguläre n -zackige Sterne mit Schläfli-Symbolen { n / m } für alle m mit m < n /2 (genauer gesagt: { n / m } = { n /( n − m )} ), wobei m und n teilerfremd sind (daher sind alle Sternanordnungen eines Polygons mit einer Primzahl an Seiten reguläre Sterne). Symbole, bei denen m und n nicht teilerfremd sind, können zur Darstellung zusammengesetzter Polygone verwendet werden .

Name PentagrammHeptagrammeOktagrammEnneagrammeDekagramm... n-Gramme
Schläfli{5/2} {7/2} {7/3} {8/3} {9/2} {9/4} {10/3} { p/q }
Symmetrie D 5 , [5]D 7 , [7]D 8 , [8]D 9 , [9],D 10 , [10]D p , [ p ]
Coxeter
Bild  
Regelmäßige Sternpolygone mit bis zu 20 Seiten
{11/2} {11/3} {11/4} {11/5} {12/5} {13/2} {13/3} {13/4} {13/5} {13/6}
{14/3} {14/5} {15/2} {15/4} {15/7} {16/3} {16/5} {16/7}
{17/2} {17/3} {17/4} {17/5} {17/6} {17/7} {17/8} {18/5} {18/7}
{19/2} {19/3} {19/4} {19/5} {19/6} {19/7} {19/8} {19/9} {20/3} {20.7.} {20/9}

Es gibt möglicherweise Sternpolygone, die nur als sphärische Parkettierungen existieren können, ähnlich wie Monogone und Digone (zum Beispiel: {3/2}, {5/3}, {5/4}, {7/4}, {9/5}), diese wurden jedoch noch nicht im Detail untersucht.

Es gibt auch fehlgeschlagene Sternpolygone, wie zum Beispiel das Piangle , die die Oberfläche eines Kreises nicht endlich oft überdecken. [ 9 ]

Schiefe Polygone

Neben den planaren regelmäßigen Polygonen gibt es unendlich viele regelmäßige schiefe Polygone . Schiefe Polygone können durch die Überblendungsoperation erzeugt werden.

Die Mischung zweier Polygone P und Q , geschrieben P # Q , kann wie folgt konstruiert werden:

  1. Man bildet das kartesische Produkt ihrer Eckpunkte V P × V Q .
  2. add edges ( p 0 × q 0 , p 1 × q 1 ) where ( p 0 , p 1 ) is an edge of P and ( q 0 , q 1 ) is an edge of Q .
  3. Wähle eine beliebige Zusammenhangskomponente des Ergebnisses aus.

Alternativ ist die Mischung das Polygon ⟨ ρ 0 σ 0 , ρ 1 σ 1 ⟩, wobei ρ und σ die erzeugenden Spiegelbilder von P und Q in orthogonalen Unterräumen sind. [ 10 ] Die Mischungsoperation ist kommutativ, assoziativ und idempotent.

Jedes regelmäßige schiefe Polygon lässt sich als Mischung einer eindeutigen Menge [ i ] ebener Polygone darstellen. [ 10 ] Wenn P und Q keine gemeinsamen Faktoren haben, dann gilt Dim( P # Q ) = Dim( P ) + Dim( Q ) .

Im 3-Raum

Die regulären endlichen Polygone im dreidimensionalen Raum sind exakte Mischungen aus planaren Polygonen (Dimension 2) und dem Diagon (Dimension 1). Ihre Eckpunkte entsprechen einem Prisma ( { n / m }#{}, wobei n ungerade ist) oder einem Antiprisma ( { n / m }#{}, wobei n gerade ist). Alle Polygone im dreidimensionalen Raum haben eine gerade Anzahl von Eckpunkten und Kanten.

Einige davon erscheinen als Petrie-Polygone regulärer Polyeder.

Im 4-Raum

Die regulären endlichen Polygone in vier Dimensionen sind genau die Polygone, die durch die Überlagerung zweier verschiedener ebener Polygone entstehen. Ihre Eckpunkte liegen auf einem Clifford-Torus und sind durch eine Clifford-Verschiebung miteinander verbunden . Im Gegensatz zu dreidimensionalen Polygonen können schiefe Polygone nach doppelter Rotation eine ungerade Anzahl von Seiten aufweisen.

3-Polytope (Polyeder)

Polytope der Dimension 3 werden Polyeder genannt :

Ein reguläres Polyeder mit Schläfli-Symbol { p , q } , Coxeter-Diagrammehat einen regulären Flächentyp { p } und eine reguläre Eckpunktfigur { q } .

Eine Eckfigur (eines Polyeders) ist ein Polygon, das entsteht, wenn man die Eckpunkte verbindet, die von einem gegebenen Eckpunkt durch eine Kante verbunden sind. Bei regelmäßigen Polyedern ist diese Eckfigur immer ein regelmäßiges (und planares) Polygon.

Die Existenz eines regulären Polyeders { p , q } wird durch eine Ungleichung eingeschränkt, die mit dem Winkeldefekt der Eckfigur zusammenhängt :

Durch Aufzählen der Permutationen finden wir fünf konvexe Formen, vier Sternformen und drei ebene Parkettierungen, alle mit Polygonen { p } und { q } , die auf {3}, {4}, {5}, {5/2} und {6} beschränkt sind.

Jenseits des euklidischen Raums existiert eine unendliche Menge regulärer hyperbolischer Parkettierungen.

Konvex

Die fünf konvexen regulären Polyeder werden als platonische Körper bezeichnet . Die Eckpunktfigur wird mit der jeweiligen Eckpunktanzahl angegeben. Alle diese Polyeder haben eine Euler-Charakteristik ( ) von 2.

Name Schläfli { p , q }CoxeterBild (durchgezogen) Bild (Kugel) Gesichter { p }KantenKnoten { q }SymmetrieDual
Tetraeder ( 3-Simplex ) {3,3} 4 {3} 6 4 {3} T d [3,3] (*332) (selbst)
Hexaederwürfel ( 3- Würfel ) {4,3} 6 {4} 12 8 {3} O h [4,3] (*432) Oktaeder
Oktaeder ( 3-Orthoplex ) {3,4} 8 {3} 12 6 {4} O h [4,3] (*432) Würfel
Dodekaeder{5,3} 12 {5} 30 20 {3} I h [5,3] (*532) Ikosaeder
Ikosaeder{3,5} 20 {3} 30 12 {5} I h [5,3] (*532) Dodekaeder

Sphärisch

In der sphärischen Geometrie existieren reguläre sphärische Polyeder ( Parkettierungen der Sphäre ), die ansonsten als Polytope entartet wären. Dies sind die Hosoeder {2,n} und ihre dualen Dieder {n,2}. Coxeter nennt diese Fälle „uneigentliche“ Parkettierungen. [ 11 ]

Die ersten Fälle (n von 2 bis 6) sind unten aufgeführt.

Hosohedra
Name Schläfli {2,p} Coxeter- DiagrammBild (Kugel) Flächen {2} π/pKantenEckpunkte {p} SymmetrieDual
Digonales Hosoeder {2,2} 2 {2} π/22 2 {2} π/2D 2h [2,2] (*222) Selbst
Trigonales Hosoeder {2,3} 3 {2} π/33 2 {3} D 3h [2,3] (*322) Trigonales Dieder
Quadratisches Hosoeder {2,4} 4 {2} π/44 2 {4} D 4h [2,4] (*422) Quadratischer Dieder
Pentagonales Hosoeder {2,5} 5 {2} π/55 2 {5} D 5h [2,5] (*522) Pentagonales Dieder
Hexagonales Hosoeder {2,6} 6 {2} π/66 2 {6} D 6h [2,6] (*622) Hexagonales Dieder
Dieder
Name Schläfli {p,2} Coxeter- DiagrammBild (Kugel) Gesichter {p} KantenEckpunkte {2} SymmetrieDual
Diagonaler Dieder {2,2} 2 {2} π/22 2 {2} π/2D 2h [2,2] (*222) Selbst
Trigonales Dieder {3,2} 2 {3} 3 3 {2} π/3D 3h [3,2] (*322) Trigonales Hosoeder
Quadratischer Dieder {4,2} 2 {4} 4 4 {2} π/4D 4h [4,2] (*422) Quadratisches Hosoeder
Pentagonales Dieder {5,2} 2 {5} 5 5 {2} π/5D 5h [5,2] (*522) Pentagonales Hosoeder
Hexagonales Dieder {6,2} 2 {6} 6 6 {2} π/6D 6h [6,2] (*622) Hexagonales Hosoeder

Für jedes Sternpolygon { p / q } existieren auch Stern-Dieder und Hosoeder { p / q , 2} und {2, p / q } .

Sterne

Die regulären Sternpolyeder werden Kepler-Poinsot-Polyeder genannt . Es gibt vier davon, basierend auf der Eckpunktanordnung des Dodekaeders {5,3} und des Ikosaeders {3,5}:

Als sphärische Parkettierungen überlappen diese Sternformen die Kugel mehrfach; diese Überlappung wird als Dichte bezeichnet und beträgt für diese Formen 3 oder 7. Die Abbildungen der Parkettierungen zeigen eine einzelne sphärische Polygonfläche in Gelb.

Name Bild (skelettartig) Bild (durchgezogen) Bild (Kugel) Sterndiagramm​ Schläfli { p , q } und CoxeterGesichter { p }Kanten Knoten { q } verf.χDichteSymmetrieDual
Kleines Sterndodekaeder{5/2,5}12 {5/2}3012 {5}-63I h [5,3] (*532)Großes Dodekaeder
Großes Dodekaeder{5,5/2}12 {5}3012 {5/2}-63I h [5,3] (*532)Kleines Sterndodekaeder
Großes Sterndodekaeder{5/2,3}12 {5/2}3020 {3}27I h [5,3] (*532)Großes Ikosaeder
Großes Ikosaeder{3,5/2}20 {3}3012 {5/2}27I h [5,3] (*532)Großes Sterndodekaeder

Es gibt unendlich viele nicht existierende Sternpolyeder. Diese sind ebenfalls sphärische Parkettierungen mit Sternpolygonen in ihren Schläfli-Symbolen, bedecken die Kugel jedoch nicht endlich oft. Beispiele hierfür sind {5/2,4}, {5/2,9}, {7/2,3}, {5/2,5/2}, {7/2,7/3}, {4,5/2} und {3,7/3}.

Schiefe Polyeder

Reguläre schiefe Polyeder sind Verallgemeinerungen der Menge der regulären Polyeder , die auch die Möglichkeit nichtplanarer Eckfiguren umfassen .

Für vierdimensionale schiefe Polyeder schlug Coxeter ein modifiziertes Schläfli-Symbol {l,m|n} vor, wobei {l,m} die Eckfigur , m l -Ecke um einen Eckpunkt und n -eckige Löcher bezeichnet. Ihre Eckfiguren sind schiefe Polygone , die zwischen zwei Ebenen zickzackförmig verlaufen.

Die regulären schiefen Polyeder, dargestellt durch {l,m|n}, gehorchen dieser Gleichung:

Vier davon können in vier Dimensionen als Teilmenge von Flächen vier regulärer 4-Polytope betrachtet werden , die die gleiche Eckpunkt- und Kantenanordnung aufweisen :

{4, 6 | 3} {6, 4 | 3} {4, 8 | 3} {8, 4 | 3}

4-Polytope (Polychora)

Reguläre 4-Polytope mit Schläfli-Symbol haben Zellen vom Typ , Flächen vom Typ , Kantenfiguren und Eckfiguren .

  • Eine Eckfigur (eines 4-Polytops) ist ein Polyeder, das durch die Anordnung benachbarter Eckpunkte um einen gegebenen Eckpunkt herum definiert wird. Bei regulären 4-Polytopen ist diese Eckfigur ein reguläres Polyeder.
  • Eine Kantenfigur ist ein Polygon, das durch die Anordnung der Flächen entlang einer Kante entsteht. Bei regelmäßigen 4-Polytopen ist diese Kantenfigur immer ein regelmäßiges Polygon.

Die Existenz eines regulären 4-Polytops ist durch die Existenz regulärer Polyeder eingeschränkt . Ein vorgeschlagener Name für 4-Polytope ist „Polychoron“. [ 12 ]

Jedes dieser Elemente existiert in einem Raum, der von diesem Ausdruck abhängt:

 Hypersphärische 3-Raum-Wabenstruktur oder 4-Polytop
 : Euklidischer dreidimensionaler Wabenkörper
 Hyperbolische dreidimensionale Wabenstruktur

Diese Einschränkungen erlauben 21 Formen: 6 sind konvex, 10 sind nichtkonvex, eine ist eine euklidische dreidimensionale Wabenstruktur und 4 sind hyperbolische Wabenstrukturen.

Konvex

Die sechs konvexen regulären 4-Polytope sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Alle diese 4-Polytope haben eine Euler-Charakteristik ( ) von 0.

Name Schläfli {p,q,r} CoxeterZellen {p,q} Gesichter {p} Kanten {r} Knoten {q,r} Dual {r,q,p}
5-Zelle ( 4-Simplex ) {3,3,3} 5 {3,3} 10 {3} 10 {3} 5 {3,3} (selbst)
8-Zelle ( 4-Würfel ) (Tesserakt) {4,3,3} 8 {4,3} 24 {4} 32 {3} 16 {3,3} 16-Zellen
16-Zellen ( 4-Orthoplex ) {3,3,4} 16 {3,3} 32 {3} 24 {4} 8 {3,4} Tesserakt
24-Zellen{3,4,3} 24 {3,4} 96 {3} 96 {3} 24 {4,3} (selbst)
120-Zellen{5,3,3} 120 {5,3} 720 {5} 1200 {3} 600 {3,3} 600-Zellen
600-Zellen{3,3,5} 600 {3,3} 1200 {3} 720 {5} 120 {3,5} 120-Zellen
5-Zellen8-Zellen16-Zellen24-Zellen120-Zellen600-Zellen
{3,3,3}{4,3,3}{3,3,4}{3,4,3}{5,3,3}{3,3,5}
Drahtgittermodell ( Petrie-Polygon ) – schiefe orthografische Projektionen
Solide orthografische Projektionen
Tetraedrische Hülle (zell-/ eckenzentriert) kubische Hülle (zellzentriert) kubische Hülle (zellzentriert) Kuboktaedrische Hülle (zellzentriert) abgeschnittene rhombische Triakontaederhülle (zellzentriert )Pentakis - Ikosidodekaederhülle (scheitelpunktzentriert)
Schlegel -Diagramme ( Perspektivische Projektion )
(zellzentriert) (zellzentriert) (zellzentriert) (zellzentriert) (zellzentriert) (scheitelpunktzentriert)
Drahtgitter -Stereografieprojektionen ( Hypersphärisch )

Sphärisch

Di-4-Tope und Hoso-4-Tope existieren als reguläre Parkettierungen der 3-Sphäre .

Reguläre Di-4-Tope (2 Facetten) umfassen: {3,3,2}, {3,4,2}, {4,3,2}, {5,3,2}, {3,5,2}, {p,2,2} und ihre Hoso-4-Tope- Duale (2 Ecken): {2,3,3}, {2,4,3}, {2,3,4}, {2,3,5}, {2,5,3}, {2,2, p }. 4-Polytope der Form {2, p , 2} sind identisch mit {2,2, p }. Es gibt außerdem die Fälle { p , 2, q }, die Diederzellen und Hosoederfiguren an den Ecken aufweisen.

Regelmäßige Hoso-4-Tope als 3-Kugel -Waben
Schläfli {2, p , q } CoxeterZellen {2, p } π/ qFlächen {2} π/ p ,π/ qKantenEckpunkteEckpunktfigur { p , q } SymmetrieDual
{2,3,3} 4 {2,3} π/36 {2} π/3,π/34 2 {3,3}[2,3,3] {3,3,2}
{2,4,3} 6 {2,4} π/312 {2} π/4,π/38 2 {4,3}[2,4,3] {3,4,2}
{2,3,4} 8 {2,3} π/412 {2} π/3,π/46 2 {3,4}[2,4,3] {4,3,2}
{2,5,3} 12 {2,5} π/330 {2} π/5,π/320 2 {5,3}[2,5,3] {3,5,2}
{2,3,5} 20 {2,3} π/530 {2} π/3,π/512 2 {3,5}[2,5,3] {5,3,2}

Sterne

Es gibt zehn reguläre Stern-4-Polytope , die Schläfli-Hess-4-Polytope genannt werden . Ihre Eckpunkte basieren auf den konvexen 120-Zellen {5,3,3} und 600-Zellen {3,3,5} .

Ludwig Schläfli fand vier davon und übersprang die letzten sechs, weil er keine Formen zuließ, die die Euler-Charakteristik auf Zellen oder Scheitelpunktfiguren nicht erfüllten (für Tori mit Nulllöchern: F+V−E=2). Edmund Hess (1843–1903) vervollständigte die vollständige Zehnerliste in seinem deutschen Buch Einleitung in die Lehre von der Kugelteilung mit besonderer Berücksichtigung ihrer Anwendung auf die Theorie der gleichflächigen und der gleicheckigen Polyeder (1883) [1] .

Aus diesen 10 regulären Stern-4-Polytopen ergeben sich 4 einzigartige Kantenanordnungen und 7 einzigartige Flächenanordnungen , dargestellt als orthogonale Projektionen :

Name Drahtgittermodell Solide Schläfli {p, q, r} CoxeterZellen {p, q} Gesichter {p} Kanten {r} Knoten {q, r} DichteχSymmetriegruppeDual {r, q,p}
Ikosaedrisches 120-Zellen-System (facettiertes 600-Zellen-System) {3,5,5/2}120 {3,5}1200 {3}720 {5/2}120 {5,5/2}4 480 H 4 [5,3,3] Kleine sternförmige 120-Zellen-Zelle
Kleine sternförmige 120-Zellen-Zelle{5/2,5,3}120 {5/2,5}720 {5/2}1200 {3}120 {5,3}4 -480 H 4 [5,3,3] Ikosaedrisches 120-Zellen-System
Großartige 120-Zellen-Batterie{5,5/2,5}120 {5,5/2}720 {5}720 {5}120 {5/2,5}6 0 H 4 [5,3,3] Selbstdualismus
Grand 120-Zellen{5,3,5/2}120 {5,3}720 {5}720 {5/2}120 {3,5/2}20 0 H 4 [5,3,3] Großartige sternförmige 120-Zellen-Box
Großartige sternförmige 120-Zellen-Box{5/2,3,5}120 {5/2,3}720 {5/2}720 {5}120 {3,5}20 0 H 4 [5,3,3] Grand 120-Zellen
Grand sternförmiger 120-Zellen-{5/2,5,5/2}120 {5/2,5}720 {5/2}720 {5/2}120 {5,5/2}66 0 H 4 [5,3,3] Selbstdualismus
Großartiger 120-Zellen-Akku{5,5/2,3}120 {5,5/2}720 {5}1200 {3}120 {5/2,3}76 -480 H 4 [5,3,3] Großes ikosaedrisches 120-Zellen-System
Großartiges ikosaedrisches 120-Zellen-Element (großartiges facettiertes 600-Zellen-Element) {3,5/2,5}120 {3,5/2}1200 {3}720 {5}120 {5/2,5}76 480 H 4 [5,3,3] Großartiger 120-Zellen-Akku
Grand 600-Zellen{3,3,5/2}600 {3,3}1200 {3}720 {5/2}120 {3,5/2}191 0 H 4 [5,3,3] Großartiges, sternförmiges 120-Zellen-System
Großartiges, sternförmiges 120-Zellen-System{5/2,3,3}120 {5/2,3}720 {5/2}1200 {3}600 {3,3}191 0 H 4 [5,3,3] Grand 600-Zellen

Es gibt vier nicht existierende mögliche reguläre Stern-4-Polytop-Permutationen: {3,5/2,3}, {4,3,5/2}, {5/2,3,4}, {5/2,3,5/2}. Ihre Zellen und Eckpunktfiguren existieren, aber sie überdecken keine Hypersphäre mit einer endlichen Anzahl von Wiederholungen.

Schiefe 4-Polytope

Zusätzlich zu den oben genannten 16 planaren 4-Polytopen existieren 18 endliche schiefe Polytope. [ 13 ] Eines davon erhält man als Petrie-Dual des Tesserakts, die übrigen 17 lassen sich durch Anwendung der Kappa-Operation auf die planaren Polytope und das Petrie-Dual des Tesserakts bilden.

Dimension 5 und höher

5-Polytope können mit dem Symbol bezeichnet werden, wobei der 4-Flächen-Typ, der Zelltyp, der Flächentyp, die Flächenfigur, die Kantenfigur und die Eckpunktfigur ist.

Eine Eckpunktfigur (eines 5-Polytops) ist ein 4-Polytop, das durch die Anordnung der benachbarten Eckpunkte zu jedem Eckpunkt dargestellt wird.
Eine Kantenfigur (eines 5-Polytops) ist ein Polyeder, das durch die Anordnung der Flächen um jede Kante herum sichtbar wird.
Eine Flächenfigur (eines 5-Polytops) ist ein Polygon, das durch die Anordnung der Zellen um jede Fläche herum sichtbar wird.

Ein reguläres 5-Polytop existiert nur dann, wenn und reguläre 4-Polytope sind.

Der Raum, in den es passt, basiert auf folgendem Ausdruck:

 Sphärische 4-Raum-Tessellation oder 5-Raum-Polytop
 Euklidische 4-Raum-Tessellation
 hyperbolische 4-Raum-Tessellation

Die Aufzählung dieser Bedingungen ergibt 3 konvexe Polytope, keine Sternpolytope, 3 Parkettierungen des euklidischen 4-Raums und 5 Parkettierungen des parakompakten hyperbolischen 4-Raums. Die einzigen nicht-konvexen regulären Polytope für Ränge ab 5 sind schiefe Polytope.

Konvex

In Dimensionen 5 und höher gibt es nur drei Arten von konvexen regulären Polytopen. [ 14 ]

Name Schläfli- Symbol {p 1 ,...,p n −1 } Coxeterk -Flächen Facettentyp​ Scheitelfigur​Dual
n -Simplex{3 n −1 }...{3 n −2 }{3 n −2 }Selbstdualismus
n -Würfel{4,3 n −2 }...{4,3 n −3 }{3 n −2 }n -Orthoplex
n -Orthoplex{3 n −2 ,4}...{3 n −2 }{3 n −3 ,4}n -Würfel

Es gibt auch Fälle, in denen einige Zahlen im Schläfli-Symbol 2 sind. Beispielsweise ist {p,q,r,...2} ein uneigentliches reguläres sphärisches Polytop, wenn {p,q,r...} ein reguläres sphärisches Polytop ist, und {2,...p,q,r} ist ein uneigentliches reguläres sphärisches Polytop, wenn {...p,q,r} ein reguläres sphärisches Polytop ist. Solche Polytope können auch als Facetten verwendet werden, wodurch Formen wie {p,q,...2...y,z} entstehen.

5 Dimensionen

Name Schläfli- Symbol {p,q,r,s} CoxeterFacetten {p,q,r} Zellen {p,q} Gesichter {p} Kanten Eckpunkte Gesichtsfigur ( en) Kantenfigur { r,s} Eckpunktfigur { q,r,s}
5-Simplex{3,3,3,3}6 {3,3,3}15 {3,3}20 {3}156{3}{3,3}{3,3,3}
5-Würfel{4,3,3,3}10 {4,3,3}40 {4,3}80 {4}8032{3}{3,3}{3,3,3}
5-Orthoplex{3,3,3,4}32 {3,3,3}80 {3,3}80 {3}4010{4}{3,4}{3,3,4}
5-Simplex5-Würfel5-Orthoplex

6 Dimensionen

NameSchläfliEckpunkteKantenGesichterZellen4 Gesichter5 Gesichterχ
6-Simplex{3,3,3,3,3}72135352170
6-Würfel{4,3,3,3,3}6419224016060120
6-Orthoplex{3,3,3,3,4}1260160240192640
6-Simplex6-Würfel6-Orthoplex

7 Dimensionen

NameSchläfliEckpunkteKantenGesichterZellen4 Gesichter5 Gesichter6 Gesichterχ
7-Simplex{3,3,3,3,3,3}8285670562882
7-Würfel{4,3,3,3,3,3}12844867256028084142
7-Orthoplex{3,3,3,3,3,4}14842805606724481282
7-Simplex7-Würfel7-Orthoplex

8 Dimensionen

NameSchläfliEckpunkteKantenGesichterZellen4 Gesichter5 Gesichter6 Gesichter7 Gesichterχ
8-Simplex{3,3,3,3,3,3,3}93684126126843690
8-Würfel{4,3,3,3,3,3,3,3}2561024179217921120448112160
8-Orthoplex{3,3,3,3,3,3,4}1611244811201792179210242560
8-Simplex8-Würfel8-Orthoplex

9 Dimensionen

NameSchläfliEckpunkteKantenGesichterZellen4 Gesichter5 Gesichter6 Gesichter7 Gesichter8 Gesichterχ
9-Simplex{3 8 }104512021025221012045102
9-Würfel{4,3 7 }51223044608537640322016672144182
9-Orthoplex{3 7 ,4}18144672201640325376460823045122
9-Simplex9-Würfel9-Orthoplex

10 Dimensionen

NameSchläfliEckpunkteKantenGesichterZellen4 Gesichter5 Gesichter6 Gesichter7 Gesichter8 Gesichter9 Gesichterχ
10-Simplex{3 9 }115516533046246233016555110
10-Würfel{4,3 8 }1024512011520153601344080643360960180200
10-Orthoplex{3 8 ,4}2018096033608064134401536011520512010240
10-Simplex10-Würfel10-Orthoplex

Sternpolytope

Es gibt keine regulären Sternpolytope vom Rang 5 oder höher, mit Ausnahme von entarteten Polytopen, die durch das Sternprodukt von Sternpolytopen niedrigeren Ranges entstehen, z. B. Hosotope und Ditope.

Reguläre projektive Polytope

Ein projektives reguläres ( n +1) -Polytop existiert, wenn eine ursprüngliche reguläre n- sphärische Parkettierung {p,q,...} zentralsymmetrisch ist . Ein solches Polytop wird als Hemi-{p,q,...} bezeichnet und enthält halb so viele Elemente. Coxeter gibt das Symbol {p,q,...}/2 an, während McMullen {p,q,...} h/2 schreibt, wobei h die Coxeter-Zahl ist . [ 15 ]

Regelmäßige Polygone mit geraden Seiten haben Halb- 2n -Eck-Projektive Polygone, {2p}/2.

Es gibt 4 reguläre projektive Polyeder, die mit 4 von 5 platonischen Körpern in Verbindung stehen .

Der Halbwürfel und das Halboktaeder lassen sich zu Halb -n- Würfeln bzw. Halb -n - Orthoplexen auf beliebige Ränge verallgemeinern.

Reguläre projektive Polyeder

reguläre Halbpolytope vom Rang 3
NameCoxeter McMullenBildGesichterKantenEckpunkteχSkelettdiagramm
Halbwürfel{4,3}/2 {4,3} 33641K 4
Halboktaeder{3,4}/2 {3,4} 34631Doppelseitiger K 3
Halb-Dodekaeder{5,3}/2 {5,3} 5615101G(5,2)
Halbikosaeder{3,5}/2 {3,5} 5101561K 6

Reguläre projektive 4-Polytope

Fünf von sechs konvexen regulären 4-Polytopen sind zentralsymmetrisch und erzeugen projektive 4-Polytope. Die drei Spezialfälle sind die Hemi-24-Zelle, die Hemi-600-Zelle und die Hemi-120-Zelle.

reguläre Halbpolytope vom Rang 4
NameCoxeter- SymbolMcMullen -SymbolZellenGesichterKantenEckpunkteχSkelettdiagramm
Hemitesserakt{4,3,3}/2{4,3,3} 44121680K 4,4
Hemi -16-Zellen{3,3,4}/2{3,3,4} 48161240doppelseitiger K 4
Hemi- 24-Zellen{3,4,3}/2{3,4,3} 6124848120
Hemi- 120-Zellen{5,3,3}/2{5,3,3} 15603606003000
Hemi- 600-Zellen{3,3,5}/2{3,3,5} 15300600360600

Reguläre projektive 5-Polytope

Nur zwei von drei regulären sphärischen Polytopen sind für Ränge ab 5 zentralsymmetrisch. Die entsprechenden regulären projektiven Polytope sind die Halbversionen des regulären Hyperwürfels und Orthoplexes. Sie sind beispielsweise für Rang 5 unten tabellarisch aufgeführt:

Name Schläfli4 GesichterZellenGesichterKantenEckpunkteχSkelettdiagramm
Hemi- Penterakt{4,3,3,3}/25204040161Tesserakt-Skelett + 8 zentrale Diagonalen
Halb- Pentakreuz{3,3,3,4}/21640402051doppelseitiger K 5

Apeirotope

Ein Apeirotop oder unendliches Polytop ist ein Polytop mit unendlich vielen Facetten . Ein n -Apeirotop ist ein unendliches n- Polytop: Ein 2-Apeirotop oder Apeirogon ist ein unendliches Polygon, ein 3-Apeirotop oder Apeirohedron ist ein unendliches Polyeder usw.

Es gibt zwei Hauptklassen geometrischer Apeirotope: [ 16 ]

  • Regelmäßige Wabenstrukturen in n Dimensionen, die einen n- dimensionalen Raum vollständig ausfüllen .
  • Reguläre schiefe Apeirotope , die eine n- dimensionale Mannigfaltigkeit in einem höheren Raum umfassen.

2-Apeirotope (Apeirogone)

Das gerade Apeirogon ist eine regelmäßige Parkettierung der Geraden, die diese in unendlich viele gleich große Segmente unterteilt. Es besitzt unendlich viele Ecken und Kanten. Sein Schläfli-Symbol ist {∞}, und sein Coxeter-DiagrammDie

... ...

Es existiert als Grenzwert des p -Ecks für p gegen unendlich, und zwar wie folgt:

Name MonogonDigonDreieckQuadratPentagonHexagonHeptagonp-gonApeirogon
Schläfli{1} {2} {3} {4} {5} {6} {7} { P } {∞}
Symmetrie D 1 , [ ] D 2 , [2] D 3 , [3]D 4 , [4]D 5 , [5]D 6 , [6]D 7 , [7][P]
Coxeteroder
Bild

Apeirogone in der hyperbolischen Ebene , insbesondere das reguläre Apeirogon , {∞}, können eine Krümmung haben, genau wie endliche Polygone der euklidischen Ebene, wobei die Eckpunkte von Horozyklen oder Hyperzyklen anstatt von Kreisen umschrieben werden .

Reguläre Apeirogone, die so skaliert sind, dass sie im Unendlichen konvergieren, haben das Symbol {∞} und existieren auf Horozyklen, während sie allgemeiner auf Hyperzyklen existieren können.

{∞} {iπ/λ}
Apeirogon auf dem HorocycleApeirogon auf Hypercycle

Oben sind zwei reguläre hyperbolische Apeirogone im Poincaré-Scheibenmodell dargestellt ; das rechte zeigt senkrechte Spiegelungslinien divergenter Fundamentaldomänen , die durch die Länge λ voneinander getrennt sind.

Schiefe Apeirogone

Ein schiefes Apeirogon in zwei Dimensionen bildet eine Zickzacklinie in der Ebene. Ist der Zickzack gerade und symmetrisch, so ist das Apeirogon regulär.

Schiefe Apeirogone lassen sich in beliebig vielen Dimensionen konstruieren. In drei Dimensionen beschreibt ein reguläres schiefes Apeirogon eine spiralförmige Struktur und kann entweder links- oder rechtsdrehend sein.

2 Dimensionen 3 Dimensionen
Zickzack-Apeirogon Helix apeirogon

3-Apeirotope (Apeirohedra)

Euklidische Parkettierungen

Es gibt sechs regelmäßige Parkettierungen der Ebene: die drei unten aufgeführten und ihre entsprechenden Petriale.

Name Quadratische Fliesen (Quadrille) Dreiecksparkettierung (Deltille) Hexagonale Parkettierung (Hextille)
Symmetriep4m, [4,4], (*442) p6m, [6,3], (*632)
Schläfli {p,q} {4,4} {3,6} {6,3}
Coxeter-Diagramm
Bild

Es gibt zwei uneigentliche reguläre Parkettierungen: {∞,2}, ein apeirogonales Dieder , das aus zwei Apeirogonen besteht , von denen jedes die Hälfte der Ebene ausfüllt; und zweitens sein Dual, {2,∞}, ein apeirogonales Hosoeder , das als unendliche Menge paralleler Geraden betrachtet wird.

{∞,2} ,{2,∞} ,

Euklidische Sternparkettierungen

Es gibt keine regelmäßigen ebenen Parkettierungen von Sternpolygonen . Es gibt viele Aufzählungen, die in die Ebene passen (1/ p + 1/ q = 1/2), wie z. B. {8/3,8}, {10/3,5}, {5/2,10}, {12/5,12} usw., aber keine wiederholt sich periodisch.

Hyperbolische Parkettierungen

Parkettierungen des hyperbolischen 2-Raums sind hyperbolische Parkettierungen . Es gibt unendlich viele reguläre Parkettierungen in H² . Wie bereits erwähnt, ergibt jedes Paar positiver ganzer Zahlen { p , q } mit 1/ p  + 1/ q < 1/2 eine hyperbolische Parkettierung. Tatsächlich gilt dies auch für das allgemeine Schwarzsche Dreieck ( p ,  q ,  r ) für 1/ p  + 1/ q  + 1/ r < 1.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die hyperbolische Ebene darzustellen, darunter das Poincaré-Scheibenmodell , das die Ebene auf einen Kreis abbildet, wie unten gezeigt. Man sollte beachten, dass alle Polygonflächen in den untenstehenden Parkettierungen gleich groß sind und nur aufgrund der angewandten Projektion zu den Rändern hin kleiner erscheinen, ähnlich dem Effekt eines Fischaugenobjektivs .

Es gibt unendlich viele flache reguläre 3-Apeirotope (Apeirohedra) als reguläre Parkettierungen der hyperbolischen Ebene der Form {p,q}, wobei p+q<pq/2.

  • {3,7}, {3,8}, {3,9} ... {3,∞}
  • {4,5}, {4,6}, {4,7} ... {4,∞}
  • {5,4}, {5,5}, {5,6} ... {5,∞}
  • {6,4}, {6,5}, {6,6} ... {6,∞}
  • {7,3}, {7,4}, {7,5} ... {7,∞}
  • {8,3}, {8,4}, {8,5} ... {8,∞}
  • {9,3}, {9,4}, {9,5} ... {9,∞}
  • ...
  • {∞,3}, {∞,4}, {∞,5} ... {∞,∞}

Eine Auswahl:

Regelmäßige hyperbolische Parkettierungstabelle
Sphärische (uneigentliche / platonische) / euklidische /hyperbolische (Poincaré-Scheibe: kompakte / parakompakte / nichtkompakte ) Parkettierungen mit ihrem Schläfli-Symbol
p \ q 2 3 4 5 6 7 8 ... ∞ ... iπ/λ
2 {2 , 2}{2,3}{2,4}{2,5}{2,6}{2,7}{2,8}{2,∞}{2,iπ/λ}
3 {3,2}( Tetraeder ) {3,3}( Oktaeder ) {3,4}( Ikosaeder ) {3,5}( deltille ) {3,6}{3,7}{3,8}{3,∞}{3,iπ/λ}
4 {4,2}( Würfel ) {4,3}( Quadrille ) {4,4}{4,5}{4,6}{4,7}{4,8}{4,∞}{4,iπ/λ}
5 {5,2}( Dodekaeder ) {5,3}{5,4}{5,5}{5,6}{5,7}{5,8}{5,∞}{5,iπ/λ}
6 {6,2}( hextille ) {6,3}{6,4}{6,5}{6,6}{6,7}{6,8}{6,∞}{6,iπ/λ}
7 {7,2}{7,3}{7,4}{7,5}{7,6}{7,7}{7,8}{7,∞}{7,iπ/λ}
8 {8,2}{8,3}{8,4}{8,5}{8,6}{8,7}{8,8}{8,∞}{8,iπ/λ}
...
∞ {∞,2}{∞,3}{∞,4}{∞,5}{∞,6}{∞,7}{∞,8}{∞,∞}{∞,iπ/λ}
...
iπ/λ {iπ/λ,2}{iπ/λ,3}{iπ/λ,4}{iπ/λ,5}{iπ/λ,6}{iπ/λ,7}{iπ/λ,8}{iπ/λ,∞}

{iπ/λ, iπ/λ}

Die Parkettierungen {p, ∞} besitzen ideale Eckpunkte auf dem Rand des Poincaré-Scheibenmodells. Ihre Duale {∞, p} haben ideale apeirogonale Flächen, d. h. sie sind in Horozyklen einbeschrieben . Man könnte noch einen Schritt weitergehen (wie in der obigen Tabelle dargestellt) und Parkettierungen mit ultra-idealen Eckpunkten außerhalb der Poincaré-Scheibe finden, die dual zu in Hyperzyklen einbeschriebenen Parkettierungen sind ; in der oben symbolisierten Menge {p, iπ/λ} passen immer noch unendlich viele Parkettierungen um jeden ultra-idealen Eckpunkt. [ 17 ] (Parallele Geraden im erweiterten hyperbolischen Raum schneiden sich in einem idealen Punkt; ultraparallele Geraden schneiden sich in einem ultra-idealen Punkt.) [ 18 ]

Hyperbolische Sternkacheln

Es gibt zwei unendliche Formen hyperbolischer Parkettierungen, deren Flächen oder Eckfiguren Sternpolygone sind: { m /2, m } und ihre Duale { m , m /2} mit m = 7, 9, 11, .... [ 19 ] Die { m /2, m } Parkettierungen sind Sternbildungen der { m , 3} Parkettierungen, während die dualen { m , m /2} Parkettierungen Facettierungen der {3, m } Parkettierungen und Vergrößerungen [ ii ] der { m , 3} Parkettierungen sind.

Die Muster { m /2, m } und { m , m /2} setzen sich für ungerades m < 7 als Polyeder fort : Für m = 5 erhält man das kleine Sterndodekaeder und das große Dodekaeder [ 19 ] , und für m = 3 degeneriert der Fall zu einem Tetraeder . Die beiden anderen Kepler-Poinsot-Polyeder (das große Sterndodekaeder und das große Ikosaeder ) besitzen keine regulären hyperbolischen Parkettierungsanaloga. Ist m gerade, erhält man, je nach Definition von { m /2}, entweder degenerierte Doppelüberdeckungen anderer Parkettierungen oder zusammengesetzte Parkettierungen.

Name SchläfliCoxeter-DiagrammBild Gesichtstyp {p} Scheitelpunktfigur {q} DichteSymmetrieDual
Heptagrammische Parkettierung der Ordnung 7{7/2,7} {7/2}{7}3 *732 [7,3] Heptagrammische heptagonale Parkettierung
Heptagrammische heptagonale Parkettierung{7,7/2} {7}{7/2}3 *732 [7,3] Heptagrammische Parkettierung der Ordnung 7
Enneagrammische Kachelung der Ordnung 9{9/2,9} {9/2}{9}3 *932 [9,3] Enneagrammische Ordnung, enneagonale Parkettierung
Enneagrammische Ordnung, enneagonale Parkettierung{9,9/2} {9}{9/2}3 *932 [9,3] Enneagrammische Kachelung der Ordnung 9
Hendekagrammische Parkettierung der Ordnung 11{11/2,11} {11/2}{11}3 *11.3.2 [11,3] hendekagrammische hendekagonale Parkettierung
hendekagrammische hendekagonale Parkettierung{11,11/2} {11}{11/2}3 *11.3.2 [11,3] Hendekagrammische Parkettierung der Ordnung 11
Ordnungs- p -p -grammatische Kachelung { p /2, p }   { p /2} { P } 3 * S. 32 [S. 3] p -grammatische Ordnung p -gonale Parkettierung
p -grammatische Ordnung p -gonale Parkettierung { p , p /2}   { P } { p /2} 3 * S. 32 [S. 3] Ordnungs- p -p -grammatische Kachelung

Schiefe Apeiroheder im euklidischen dreidimensionalen Raum

Skewed muoctahedronPetrial mucubeMuoctahedronMucubePetrial muoctahedronHalved mucbePetrial halved mucubeSkewed Petrial muoctahedronMutetrahedronPetrial mutetrahedronTrihelical square tilingTetrahelical triangular tilingRectificationRectificationPetrie dualPetrie dualPetrie dualPetrie dualPetrie dualPetrie dualPetrie dualDual polyhedronDual polyhedronSecond-order facettingSecond-order facettingSecond-order facettingSecond-order facettingSecond-order facettingSecond-order facettingPetrial cubePetrial tetrahedronTetrahedronCube
Einige Beziehungen zwischen den 12 reinen Apeirohedern im dreidimensionalen euklidischen Raum
  • π repräsentiert das Petrial
  • δ repräsentiert das Dual
  • η steht für Halbierung
  • φ steht für Facettierung
  • σ repräsentiert die Schiefe
  • r steht für Gleichrichtung

Es gibt drei reguläre schiefe Apeiroheder im dreidimensionalen euklidischen Raum mit planaren Flächen. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Sie haben die gleiche Eckpunkt- und Kantenanordnung wie drei konvexe, uniforme Wabenstrukturen .

  • 6 Quadrate um jeden Eckpunkt: {4,6|4}
  • 4 Sechsecke um jeden Eckpunkt: {6,4|4}
  • 6 Sechsecke um jeden Eckpunkt: {6,6|3}

Unter Berücksichtigung schiefer Flächen existieren 30 reguläre Apeiroheder im dreidimensionalen euklidischen Raum. [ 23 ] Dazu gehören die 12 gemischten Apeiroheder, die durch Mischungen mit den planaren euklidischen Apeirohedern entstehen, sowie 18 reine Apeiroheder, die sich nicht als nicht-triviale Mischung aus den planaren Apeirohedern und den drei oben genannten dreidimensionalen Apeirohedern darstellen lassen.

Die dreidimensionalen reinen Apeiroheder sind:

  • {4,6|4} , der Mukubus
  • {∞,6} 4,4 , das Petrial des Mukubus
  • {6,6|3} , das Mutetraeder
  • {∞,6} 6,3 , das Petrial des Mutetraeders
  • {6,4|4} , das Mu-Oktaeder
  • {∞,4} 6,4 , das Petrial des Muoktaeders
  • {6,6} 4 , die Halbierung des Mukubus
  • {4,6} 6 , das Petrial von {6,6} 4
  • {∞,4} ·,*3 , die Verzerrung des Mu-Oktaeders
  • {6,4} 6 , die Schiefe von {∞,4} 6,4
  • {∞,3} ( a )
  • {∞,3} ( b )

Schiefe Apeiroeder im hyperbolischen dreidimensionalen Raum

Es gibt 31 reguläre schiefe Apeiroheder mit konvexen Flächen im hyperbolischen dreidimensionalen Raum mit kompakter oder parakompakter Symmetrie: [ 24 ]

  • 14 sind kompakt: {8,10|3}, {10,8|3}, {10,4|3}, {4,10|3}, {6,4|5}, {4,6|5}, {10,6|3}, {6,10|3}, {8,8|3}, {6,6|4}, {10,10|3},{6,6|5}, {8,6|3} und {6,8|3}.
  • 17 sind parakompakt: {12,10|3}, {10,12|3}, {12,4|3}, {4,12|3}, {6,4|6}, {4,6|6}, {8,4|4}, {4,8|4}, {12,6|3}, {6,12|3}, {12,12|3}, {6,6|6}, {8,6|4}, {6,8|4}, {12,8|3}, {8,12|3} und {8,8|4}.

4-Apeirotope

Parkettierungen des euklidischen dreidimensionalen Raums

Kantenrahmen der kubischen Wabenstruktur, {4,3,4}

Es gibt nur eine nicht-ausgeartete reguläre Parkettierung des dreidimensionalen Raums ( Wabenmuster ), {4, 3, 4}: [ 25 ]

Name Schläfli {p,q,r} CoxeterZelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Kantenfigur { r} Eckpunktfigur { q,r} χDual
Kubische Wabenstruktur{4,3,4}{4,3}{4}{4}{3,4}0Selbstdualismus

Unzulässige Parkettierungen des euklidischen dreidimensionalen Raums

Regelmäßige {2,4,4}-Wabenstruktur, projiziert auf eine Kugel.

Es gibt sechs uneigentliche reguläre Parkettierungen, die jeweils auf den drei regulären euklidischen Parkettierungen basieren. Ihre Zellen und Eckfiguren sind allesamt reguläre Hosoeder {2,n}, Dieder {n,2} und euklidische Parkettierungen. Diese uneigentlichen regulären Parkettierungen sind durch Abschneideoperationen konstruktiv mit prismatischen gleichmäßigen Waben verwandt. Sie sind höherdimensionale Analoga der apeirogonalen Parkettierung zweiter Ordnung und des apeirogonalen Hosoeders .

Schläfli {p,q,r} Coxeter- DiagrammZelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Kantenfigur { r} Eckpunktfigur { q,r}
{2,4,4}{2,4}{2}{4}{4,4}
{2,3,6}{2,3}{2}{6}{3,6}
{2,6,3}{2,6}{2}{3}{6,3}
{4,4,2}{4,4}{4}{2}{4,2}
{3,6,2}{3,6}{3}{2}{6,2}
{6,3,2}{6,3}{6}{2}{3,2}

Parkettierungen des hyperbolischen dreidimensionalen Raums

Es gibt 15 flache, regelmäßige Wabenstrukturen des hyperbolischen dreidimensionalen Raums:

  • 4 sind kompakt: {3,5,3}, {4,3,5}, {5,3,4} und {5,3,5}
  • 11 sind parakompakt: {3,3,6}, {6,3,3}, {3,4,4}, {4,4,3}, {3,6,3}, {4,3,6}, {6,3,4}, {4,4,4}, {5,3,6}, {6,3,5} und {6,3,6}.
4 kompakte, reguläre Waben
{5,3,4}{5,3,5}
{4,3,5}{3,5,3}
4 von 11 parakompakten regulären Waben
{3,4,4}{3,6,3}
{4,4,3}{4,4,4}

Parkettierungen des hyperbolischen dreidimensionalen Raums können als hyperbolische Waben bezeichnet werden . Es gibt 15 hyperbolische Waben im hyperbolischen dreidimensionalen Raum H₃ , 4 kompakte und 11 parakompakte.

4 kompakte, reguläre Waben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r} CoxeterZelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Kantenfigur { r} Eckpunktfigur { q,r} χDual
Ikosaedrische Wabenstruktur{3,5,3}{3,5}{3}{3}{5,3}0Selbstdualismus
Ordnung-5 kubische Waben{4,3,5}{4,3}{4}{5}{3,5}0{5,3,4}
Dodekaederwabe 4. Ordnung{5,3,4}{5,3}{5}{4}{3,4}0{4,3,5}
Dodekaederwabe 5. Ordnung{5,3,5}{5,3}{5}{5}{3,5}0Selbstdualismus

Es gibt außerdem 11 parakompakte H 3 -Waben (solche mit unendlichen (euklidischen) Zellen und/oder Eckfiguren): {3,3,6}, {6,3,3}, {3,4,4}, {4,4,3}, {3,6,3}, {4,3,6}, {6,3,4}, {4,4,4}, {5,3,6}, {6,3,5} und {6,3,6}.

11 parakompakte reguläre Waben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r} CoxeterZelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Kantenfigur { r} Eckpunktfigur { q,r} χDual
Tetraedrische Honigwabenstruktur 6. Ordnung{3,3,6}{3,3}{3}{6}{3,6}0{6,3,3}
Sechseckige Wabenmuster{6,3,3}{6,3}{6}{3}{3,3}0{3,3,6}
Oktaedrische Wabenstruktur 4. Ordnung{3,4,4}{3,4}{3}{4}{4,4}0{4,4,3}
Quadratische Fliesenwaben{4,4,3}{4,4}{4}{3}{4,3}0{3,4,4}
Dreieckige Fliesenwaben{3,6,3}{3,6}{3}{3}{6,3}0Selbstdualismus
Ordnung-6 kubische Waben{4,3,6}{4,3}{4}{4}{3,6}0{6,3,4}
Sechseckige Wabenfliesen der Ordnung 4{6,3,4}{6,3}{6}{4}{3,4}0{4,3,6}
Quadratische Fliesen in Wabenform, Ordnung 4{4,4,4}{4,4}{4}{4}{4,4}0Selbstdualismus
Dodekaederwabe 6. Ordnung{5,3,6}{5,3}{5}{5}{3,6}0{6,3,5}
Sechseckige Wabenfliesen der Ordnung 5{6,3,5}{6,3}{6}{5}{3,5}0{5,3,6}
Sechseckige Wabenfliesen der Ordnung 6{6,3,6}{6,3}{6}{6}{3,6}0Selbstdualismus

Nichtkompakte Lösungen existieren als Lorentzsche Coxeter-Gruppen und lassen sich durch offene Bereiche im hyperbolischen Raum visualisieren (das Fundamentaltetraeder mit ultra-idealen Eckpunkten). Alle Wabenstrukturen mit hyperbolischen Zellen oder Eckpunktfiguren, deren Schläfli-Symbol keine 2 enthält, sind nichtkompakt.

Sphärische (uneigentliche / platonische) / euklidische / hyperbolische ( kompakte / parakompakte / nichtkompakte) Waben {p,3,r}
{3, r } {3,2}{3,3}{3,4}{3,4}{3,6}{3,7}{3,8}... {3,∞}
{ p ,3} p \ r2345678 ... ∞
{2,3}2 {2,3,2}{2,3,3}{2,3,4}{2,3,5}{2,3,6}{2,3,7}{2,3,8}{2,3,∞}
{3,3}3 {3,3,2}{3,3,3}{3,3,4}{3,3,5}{3,3,6}{3,3,7}{3,3,8}{3,3,∞}
{4,3}4 {4,3,2}{4,3,3}{4,3,4}{4,3,5}{4,3,6}{4,3,7}{4,3,8}{4,3,∞}
{5,3}5 {5,3,2}{5,3,3}{5,3,4}{5,3,5}{5,3,6}{5,3,7}{5,3,8}{5,3,∞}
{6,3}6 {6,3,2}{6,3,3}{6,3,4}{6,3,5}{6,3,6}{6,3,7}{6,3,8}{6,3,∞}
{7,3}7 {7,3,2}{7,3,3}{7,3,4}{7,3,5}{7,3,6}{7,3,7}{7,3,8}{7,3,∞}
{8,3}8 {8,3,2}{8,3,3}{8,3,4}{8,3,5}{8,3,6}{8,3,7}{8,3,8}{8,3,∞}
... {∞,3}... ∞ {∞,3,2}{∞,3,3}{∞,3,4}{∞,3,5}{∞,3,6}{∞,3,7}{∞,3,8}{∞,3,∞}
{p,4,r}
{4, r } {4,2}{4,3}{4,4}{4,5}{4,6}{4,∞}
{ p ,4} p \ r23456∞
{2,4}2 {2,4,2}{2,4,3}{2,4,4}{2,4,5}{2,4,6}{2,4,∞}
{3,4}3 {3,4,2}{3,4,3}{3,4,4}{3,4,5}{3,4,6}{3,4,∞}
{4,4}4 {4,4,2}{4,4,3}{4,4,4}{4,4,5}{4,4,6}{4,4,∞}
{5,4}5 {5,4,2}{5,4,3}{5,4,4}{5,4,5}{5,4,6}{5,4,∞}
{6,4}6 {6,4,2}{6,4,3}{6,4,4}{6,4,5}{6,4,6}{6,4,∞}
{∞,4}∞ {∞,4,2}{∞,4,3}{∞,4,4}{∞,4,5}{∞,4,6}{∞,4,∞}
{p,5,r}
{5, r } {5,2}{5,3}{5,4}{5,5}{5,6}{5,∞}
{ p ,5} p \ r23456∞
{2,5}2 {2,5,2}{2,5,3}{2,5,4}{2,5,5}{2,5,6}{2,5,∞}
{3,5}3 {3,5,2}{3,5,3}{3,5,4}{3,5,5}{3,5,6}{3,5,∞}
{4,5}4 {4,5,2}{4,5,3}{4,5,4}{4,5,5}{4,5,6}{4,5,∞}
{5,5}5 {5,5,2}{5,5,3}{5,5,4}{5,5,5}{5,5,6}{5,5,∞}
{6,5}6 {6,5,2}{6,5,3}{6,5,4}{6,5,5}{6,5,6}{6,5,∞}
{∞,5}∞ {∞,5,2}{∞,5,3}{∞,5,4}{∞,5,5}{∞,5,6}{∞,5,∞}
{p,6,r}
{6, r } {6,2}{6,3}{6,4}{6,5}{6,6}{6,∞}
{ p ,6} p \ r23456∞
{2,6}2 {2,6,2}{2,6,3}{2,6,4}{2,6,5}{2,6,6}{2,6,∞}
{3,6}3 {3,6,2}{3,6,3}{3,6,4}{3,6,5}{3,6,6}{3,6,∞}
{4,6}4 {4,6,2}{4,6,3}{4,6,4}{4,6,5}{4,6,6}{4,6,∞}
{5,6}5 {5,6,2}{5,6,3}{5,6,4}{5,6,5}{5,6,6}{5,6,∞}
{6,6}6 {6,6,2}{6,6,3}{6,6,4}{6,6,5}{6,6,6}{6,6,∞}
{∞,6}∞ {∞,6,2}{∞,6,3}{∞,6,4}{∞,6,5}{∞,6,6}{∞,6,∞}
{ p ,7, r }
{7, r } {7,2}{7,3}{7,4}{7,5}{7,6} {7,∞}
{ p ,7} p \ r23456∞
{2,7}2 {2,7,2}{2,7,3}{2,7,4}{2,7,5}{2,7,6}{2,7,∞}
{3,7}3 {3,7,2}{3,7,3}{3,7,4}{3,7,5}{3,7,6}{3,7,∞}
{4,7}4 {4,7,2}{4,7,3}{4,7,4}{4,7,5}{4,7,6}{4,7,∞}
{5,7}5 {5,7,2}{5,7,3}{5,7,4}{5,7,5}{5,7,6}{5,7,∞}
{6,7}6 {6,7,2}{6,7,3}{6,7,4}{6,7,5}{6,7,6}{6,7,∞}
{∞,7}∞ {∞,7,2}{∞,7,3}{∞,7,4}{∞,7,5}{∞,7,6}{∞,7,∞}
{p,8,r}
{8, r } {8,2}{8,3}{8,4}{8,5} {8,6}{8,∞}
{ p ,8} p \ r23456∞
{2,8}2 {2,8,2}{2,8,3}{2,8,4}{2,8,5}{2,8,6}{2,8,∞}
{3,8}3 {3,8,2}{3,8,3}{3,8,4}{3,8,5}{3,8,6}{3,8,∞}
{4,8}4 {4,8,2}{4,8,3}{4,8,4}{4,8,5}{4,8,6}{4,8,∞}
{5,8}5 {5,8,2}{5,8,3}{5,8,4}{5,8,5}{5,8,6}{5,8,∞}
{6,8}6 {6,8,2}{6,8,3}{6,8,4}{6,8,5}{6,8,6}{6,8,∞}
{∞,8}∞ {∞,8,2}{∞,8,3}{∞,8,4}{∞,8,5}{∞,8,6}{∞,8,∞}
{p,∞,r}
{∞, r } {∞,2}{∞,3}{∞,4}{∞,5}{∞,6}{∞,∞}
{ p ,∞} p \ r23456∞
{2,∞}2 {2,∞,2}{2,∞,3}{2,∞,4}{2,∞,5}{2,∞,6}{2,∞,∞}
{3,∞}3 {3,∞,2}{3,∞,3}{3,∞,4}{3,∞,5}{3,∞,6}{3,∞,∞}
{4,∞}4 {4,∞,2}{4,∞,3}{4,∞,4}{4,∞,5}{4,∞,6}{4,∞,∞}
{5,∞}5 {5,∞,2}{5,∞,3}{5,∞,4}{5,∞,5}{5,∞,6}{5,∞,∞}
{6,∞}6 {6,∞,2}{6,∞,3}{6,∞,4}{6,∞,5}{6,∞,6}{6,∞,∞}
{∞,∞}∞ {∞,∞,2}{∞,∞,3}{∞,∞,4}{∞,∞,5}{∞,∞,6}{∞,∞,∞}

Es gibt keine regulären kompakten oder parakompakten hyperbolischen Stern-Waben in H 3 : alle Formen mit einem regulären Sternpolyeder als Zelle, Eckfigur oder beidem sind am Ende sphärisch.

Ideale Eckpunkte entstehen, wenn die Eckpunktfigur eine euklidische Parkettierung ist und sich in einer Horosphäre anstatt in einer Kugel darstellen lässt. Sie sind dual zu idealen Zellen (euklidischen Parkettierungen anstelle endlicher Polyeder). Mit steigender letzter Zahl im Schläfli-Symbol wird die Eckpunktfigur hyperbolisch, und die Eckpunkte werden ultra-ideal (sodass sich die Kanten nicht im hyperbolischen Raum schneiden). In Waben {p, q, ∞} schneiden die Kanten die Poincaré-Kugel nur in einem idealen Punkt; der Rest der Kante ist ultra-ideal. Eine weitere Steigerung würde zu vollständig ultra-idealen Kanten führen, sowohl für die Wabe als auch für den Fundamentalsimplex (obwohl sich immer noch unendlich viele {p, q} an solchen Kanten schneiden würden). Allgemein gilt: Wenn die letzte Zahl im Schläfli-Symbol ∞ erreicht, schneiden Flächen der Kodimension zwei die Poincaré-Hyperkugel nur in einem idealen Punkt. [ 17 ]

5-Apeirotope

Parkettierungen des euklidischen 4-Raums

Es gibt drei Arten von unendlichen regulären Parkettierungen ( Wabenmustern ), die den euklidischen vierdimensionalen Raum parkettieren können:

3 regelmäßige euklidische Waben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r,s} Facettentyp { p,q,r} Zelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Gesichtsfigur ( en) Kantenfigur { r,s} Eckpunktfigur { q,r,s} Dual
Tesseraktische Wabenstruktur{4,3,3,4}{4,3,3}{4,3}{4}{4}{3,4}{3,3,4}Selbstdualismus
16-zellige Wabenstruktur{3,3,4,3}{3,3,4}{3,3}{3}{3}{4,3}{3,4,3}{3,4,3,3}
24-zellige Wabenstruktur{3,4,3,3}{3,4,3}{3,4}{3}{3}{3,3}{4,3,3}{3,3,4,3}
Projizierter Ausschnitt von {4,3,3,4} (tesseraktische Wabenstruktur) Projizierter Ausschnitt von {3,3,4,3} (16-zellige Wabenstruktur) Projizierter Ausschnitt von {3,4,3,3} (24-zellige Wabenstruktur)

Es gibt außerdem die beiden unzulässigen Fälle {4,3,4,2} und {2,4,3,4}.

Es gibt drei flache, regelmäßige Wabenstrukturen des euklidischen 4-Raums: [ 25 ]

  • {4,3,3,4}, {3,3,4,3} und {3,4,3,3}.

Es gibt sieben flache reguläre konvexe Waben des hyperbolischen 4-Raums: [ 19 ]

  • 5 sind kompakt: {3,3,3,5}, {5,3,3,3}, {4,3,3,5}, {5,3,3,4}, {5,3,3,5}
  • 2 sind parakompakt: {3,4,3,4} und {4,3,4,3}.

Es gibt vier flache, regelmäßige Sternwaben des hyperbolischen 4-Raums: [ 19 ]

  • {5/2,5,3,3}, {3,3,5,5/2}, {3,5,5/2,5} und {5,5/2,5,3}.

Parkettierungen des hyperbolischen 4-Raums

Im H₄- Raum gibt es sieben konvexe reguläre Wabenstrukturen und vier Sternwabenstrukturen . [ 26 ] Fünf der konvexen Wabenstrukturen sind kompakt, zwei sind parakompakt.

Fünf kompakte, regelmäßige Waben in H 4 :

5 kompakte, reguläre Waben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r,s} Facettentyp { p,q,r} Zelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Gesichtsfigur ( en) Kantenfigur { r,s} Eckpunktfigur { q,r,s} Dual
Ordnung-5 5-Zellen-Wabenstruktur{3,3,3,5}{3,3,3}{3,3}{3}{5}{3,5}{3,3,5}{5,3,3,3}
120-Zellen-Wabe{5,3,3,3}{5,3,3}{5,3}{5}{3}{3,3}{3,3,3}{3,3,3,5}
Tesseraktische Wabenstruktur der Ordnung 5{4,3,3,5}{4,3,3}{4,3}{4}{5}{3,5}{3,3,5}{5,3,3,4}
Order-4 120-Zellen-Wabenstruktur{5,3,3,4}{5,3,3}{5,3}{5}{4}{3,4}{3,3,4}{4,3,3,5}
Order-5 120-Zellen-Wabenstruktur{5,3,3,5}{5,3,3}{5,3}{5}{5}{3,5}{3,3,5}Selbstdualismus

Die beiden parakompakten regulären H 4 Wabenstrukturen sind: {3,4,3,4}, {4,3,4,3}.

2 parakompakte reguläre Waben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r,s} Facettentyp { p,q,r} Zelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Gesichtsfigur ( en) Kantenfigur { r,s} Eckpunktfigur { q,r,s} Dual
Ordnung-4 24-Zellen-Wabenstruktur{3,4,3,4}{3,4,3}{3,4}{3}{4}{3,4}{4,3,4}{4,3,4,3}
Kubische Wabenform{4,3,4,3}{4,3,4}{4,3}{4}{3}{4,3}{3,4,3}{3,4,3,4}

Nichtkompakte Lösungen existieren als Lorentzsche Coxeter-Gruppen und lassen sich durch offene Bereiche im hyperbolischen Raum visualisieren (die fundamentale 5-Zelle hat Teile, die jenseits des Unendlichen unzugänglich sind). Alle Wabenstrukturen, die nicht in den folgenden Tabellen aufgeführt sind und deren Schläfli-Symbol keine 2 enthält, sind nichtkompakt.

Sphärische / euklidische / hyperbolische ( kompakte / parakompakte / nichtkompakte ) Wabenstrukturen {p,q,r,s}
q=3, s=3
p \ r 3 4 5
3 {3,3,3,3}{3,3,4,3}{3,3,5,3}
4 {4,3,3,3}{4,3,4,3}{4,3,5,3}
5 {5,3,3,3}{5,3,4,3} {5,3,5,3}
q=3, s=4
p \ r 3 4
3 {3,3,3,4}{3,3,4,4}
4 {4,3,3,4}{4,3,4,4}
5 {5,3,3,4}{5,3,4,4}
q=3, s=5
p \ r 3 4
3
{3,3,3,5}
{3,3,4,5}
4
{4,3,3,5}
{4,3,4,5}
5 {5,3,3,5}{5,3,4,5}
q=4, s=3
p \ r 3 4
3 {3,4,3,3}{3,4,4,3}
4 {4,4,3,3} {4,4,4,3}
q=4, s=4
p \ r 3 4
3
{3,4,3,4}
{3,4,4,4}
4 {4,4,3,4} {4,4,4,4}
q=4, s=5
p \ r 3 4
3
{3,4,3,5}
{3,4,4,5}
4 {4,4,3,5} {4,4,4,5}
q=5, s=3
p \ r 3 4
3 {3,5,3,3} {3,5,4,3}
4 {4,5,3,3} {4,5,4,3}

Sternförmige Parkettierungen des hyperbolischen 4-Raums

Im H 4- Raum befinden sich vier regelmäßige Sternwabenstrukturen , die alle kompakt sind:

4 kompakte, reguläre Sternwaben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r,s} Facettentyp { p,q,r} Zelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Gesichtsfigur ( en) Kantenfigur { r,s} Eckpunktfigur { q,r,s} DualDichte
Kleine sternförmige 120-Zellen-Wabenstruktur{5/2,5,3,3}{5/2,5,3}{5/2,5}{5/2}{3}{3,3}{5,3,3}{3,3,5,5/2}5
Pentagrammische 600-Zellen-Wabenstruktur{3,3,5,5/2}{3,3,5}{3,3}{3}{5/2}{5,5/2}{3,5,5/2}{5/2,5,3,3}5
Ikosaedrische Wabenstruktur 5. Ordnung mit 120 Zellen{3,5,5/2,5}{3,5,5/2}{3,5}{3}{5}{5/2,5}{5,5/2,5}{5,5/2,5,3}10
Großartige 120-Zellen-Wabe{5,5/2,5,3}{5,5/2,5}{5,5/2}{5}{3}{5,3}{5/2,5,3}{3,5,5/2,5}10

6-Apeirotope

Es gibt nur eine flache, regelmäßige Wabenstruktur des euklidischen 5-Raums: (oben bereits als Tessellationen aufgeführt ) [ 25 ].

  • {4,3,3,3,4}

Es gibt fünf flache reguläre Waben des hyperbolischen 5-Raums, die alle parakompakt sind: (oben bereits als Tessellationen aufgeführt ) [ 19 ].

  • {3,3,3,4,3}, {3,4,3,3,3}, {3,3,4,3,3}, {3,4,3,3,4} und {4,3,3,4,3}

Parkettierungen des euklidischen 5-Raums

Die hyperkubische Wabenstruktur ist die einzige Familie regulärer Wabenstrukturen, die jede Dimension, fünf oder höher, aus Hyperwürfel- Facetten, vier um jede Kante herum, tessellieren kann .

Name Schläfli { p 1 , p 2 , ..., p n −1 } Facettentyp​ Scheitelfigur​Dual
Quadratische Fliesen{4,4}{4}{4}Selbstdualismus
Kubische Wabenstruktur{4,3,4}{4,3}{3,4}Selbstdualismus
Tesseraktische Wabenstruktur{4,3 2 ,4}{4,3 2 }{3 2 ,4}Selbstdualismus
5-Würfel-Wabenstruktur{4,3 3 ,4}{4,3 3 }{3 3 ,4}Selbstdualismus
6-Würfel-Wabenstruktur{4,3 4 ,4}{4,3 4 }{3 4 ,4}Selbstdualismus
7-Würfel-Wabenstruktur{4,3 5 ,4}{4,3 5 }{3 5 ,4}Selbstdualismus
8-Würfel-Wabenstruktur{4,3 6 ,4}{4,3 6 }{3 6 ,4}Selbstdualismus
n- hyperkubische Wabenstruktur{4,3 n−2 ,4}{4,3 n−2 }{3 n−2 ,4}Selbstdualismus

In E⁵ gibt es außerdem die uneigentlichen Fälle {4,3,3,4,2}, {2,4,3,3,4}, {3,3,4,3,2}, {2,3,3,4,3}, {3,4,3,3,2} und {2,3,4,3,3}. In Eⁿ sind {4,3ⁿ⁻³ , 4,2 } und {2,4,3ⁿ⁻³ , 4} stets uneigentliche euklidische Parkettierungen.

Parkettierungen des hyperbolischen 5-Raums

Es gibt 5 reguläre Honigwaben in H 5 , alle parakompakt, die unendliche (euklidische) Facetten oder Eckfiguren enthalten: {3,4,3,3,3}, {3,3,4,3,3}, {3,3,3,4,3}, {3,4,3,3,4} und {4,3,3,4,3}.

Es gibt keine kompakten regulären Parkettierungen des hyperbolischen Raums der Dimension 5 oder höher und keine parakompakten regulären Parkettierungen im hyperbolischen Raum der Dimension 6 oder höher.

5 Parakompakt-Standardwaben
Name Schläfli- Symbol {p,q,r,s,t} Facettentyp {p, q ,r,s} 4-flächiger Typ {p,q,r} Zelltyp { p,q} Gesichtstyp { p} Zellfigur { t} Gesichtsfigur { s,t} Kantenfigur { r,s,t} Eckpunktfigur {q,r,s,t }Dual
5-Orthoplex-Wabenstruktur{3,3,3,4,3}{3,3,3,4}{3,3,3}{3,3}{3}{3}{4,3}{3,4,3}{3,3,4,3}{3,4,3,3,3}
24-zellige Wabenstruktur{3,4,3,3,3}{3,4,3,3}{3,4,3}{3,4}{3}{3}{3,3}{3,3,3}{4,3,3,3}{3,3,3,4,3}
16-zellige Wabenstruktur{3,3,4,3,3}{3,3,4,3}{3,3,4}{3,3}{3}{3}{3,3}{4,3,3}{3,4,3,3}Selbstdualismus
Ordnung-4 24-Zellen-Wabenstruktur{3,4,3,3,4}{3,4,3,3}{3,4,3}{3,4}{3}{4}{3,4}{3,3,4}{4,3,3,4}{4,3,3,4,3}
Tesseraktische Wabenstruktur{4,3,3,4,3}{4,3,3,4}{4,3,3}{4,3}{4}{3}{4,3}{3,4,3}{3,3,4,3}{3,4,3,3,4}

Da es für n ≥ 5 keine regulären Stern -n -Polytope gibt  , die potenzielle Zellen oder Eckpunktfiguren sein könnten, gibt es in H n für n  ≥ 5 keine hyperbolischen Sternwaben mehr.

Apeirotope des Ranges 7 oder höher

Parkettierungen des hyperbolischen 6-Raums und höherer Ordnung

Es gibt keine regulären kompakten oder parakompakten Parkettierungen des hyperbolischen Raums der Dimension 6 oder höher. Allerdings bildet jedes Schläfli-Symbol der Form {p,q,r,s,...}, das nicht bereits oben aufgeführt ist (p,q,r,s,... natürliche Zahlen größer als 2 oder Unendlich), eine nichtkompakte Parkettierung des hyperbolischen n- Raums. [ 17 ]

Abstrakte Polytope

Die abstrakten Polytope entstanden aus dem Versuch, Polytope unabhängig vom geometrischen Raum, in den sie eingebettet sind, zu untersuchen. Dazu gehören die Parkettierungen des sphärischen, euklidischen und hyperbolischen Raums sowie anderer Mannigfaltigkeiten . Es gibt unendlich viele Polytope jedes Ranges größer als 1. Beispiele finden sich in diesem Atlas . Bemerkenswerte Beispiele abstrakter regulärer Polytope, die in dieser Liste nicht aufgeführt sind, sind das 11-Zellen -Polytop {3,5,3} und das 57-Zellen -Polytop {5,3,5}, deren Zellen und Eckfiguren reguläre projektive Polyeder sind.

Die Elemente eines abstrakten Polyeders sind sein Körper (das größte Element), seine Flächen, Kanten, Ecken und das Nullpolytop bzw. die leere Menge. Diese abstrakten Elemente lassen sich in den gewöhnlichen Raum abbilden oder als geometrische Figuren realisieren . Manche abstrakte Polyeder besitzen wohlgeformte oder getreue Realisierungen, andere nicht. Eine Flagge ist eine zusammenhängende Menge von Elementen jeder Stufe – bei einem Polyeder sind dies der Körper, eine Fläche, eine Kante der Fläche, eine Ecke der Kante und das Nullpolytop. Ein abstraktes Polytop heißt regulär , wenn seine kombinatorischen Symmetrien transitiv auf seine Flaggen sind – das heißt, dass jede Flagge unter einer Symmetrie des Polyeders auf jede andere abgebildet werden kann. Abstrakte reguläre Polytope sind weiterhin Gegenstand aktiver Forschung.

Fünf solcher regulärer abstrakter Polyeder, die nicht getreu und symmetrisch realisiert werden können, wurden von H. S. M. Coxeter in seinem Buch „Regular Polytopes “ (1977) und erneut von J. M. Wills in seiner Arbeit „The combinatorially regular polyhedra of index 2“ (1987) identifiziert. [ 27 ] Sie sind alle topologisch äquivalent zu Toroiden . Ihre Konstruktion, bei der n Flächen um jeden Eckpunkt angeordnet werden , kann als Parkettierung der hyperbolischen Ebene unendlich oft wiederholt werden . In den folgenden Diagrammen entsprechen die Farben der hyperbolischen Parkettierungen den Farben der Polyederabbildungen.

Polyeder Mediales rhombisches TriakontaederDodekadodekaederMediales triambisches IkosaederDitrigonales DodekadodekaederAusgegrabenes Dodekaeder
Scheitelfigur{5}, {5/2}(5,5/2) 2{5}, {5/2}(5,5/3) 3
Gesichter 30 Rauten12 Fünfecke 12 Pentagramme20 Sechsecke12 Fünfecke 12 Pentagramme20 Hexagramme
Fliesen {4, 5}{5, 4}{6, 5}{5, 6}{6, 6}
χ-6 -6 -16 -16 -20

Diese treten als duale Paare wie folgt auf:

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ (bis hin zu Identität und Idempotenz)
  2. ^ In einer von Conway entwickelten und von Coxeter übernommenen Klassifizierung [ a ] bezeichnet „Sternation“ die Verlängerung der Ränder und „Greatening“ die Verlängerung der Flächen; der Begriff „Aggrandizement“ wird für die Verlängerung der Zellen (von Polychora) verwendet, scheint aber weniger gebräuchlich zu sein. [ b ]

Unternoten

  1. ^ Coxeter, HMS (1975). Regular Complex Polytopes (1. Aufl.). Cambridge University Press. S.  46–47 . ISBN 9780521201254Die
  2. ^ Siehe: Inchbald, Guy (9. September 2024). „Stellating and Facetting – A Brief History“ . Guy's Polyhedra Page . Archiviert vom Original am 20.05.2024.

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  25. ^ a b c Coxeter (1973) , Tabelle II: Regelmäßige Honigwaben, S. 296.
  26. ^ Coxeter (1999) , „Kapitel 10“, Tabelle IV, S. 213.
  27. ^ David A. Richter. „Die regulären Polyeder (vom Index zwei)“ . Archiviert vom Original am 4. März 2016. Abgerufen am 13. März 2015 .

Zitate

FamilieEin​B nI 2 ( p ) / D nE 6 / E 7 / E 8 / F 4 / G 2H n
Regelmäßiges PolygonDreieckQuadratp-gonHexagonPentagon
Einheitliches PolyederTetraederOktaeder • WürfelHalbkugelDodekaeder • Ikosaeder
Einheitliches PolychoronPentachoron16-Zellen - TesseraktDemitesserakt24-Zellen120-Zellen • 600-Zellen
Einheitliches 5-Polytop5-Simplex5-Orthoplex • 5-Würfel5-Halbwürfel
Einheitliches 6-Polytop6-Simplex6-Orthoplex • 6-Würfel6-Halbwürfel1 22 • 2 21
Einheitliches 7-Polytop7-Simplex7-Orthoplex • 7-Würfel7-Halbwürfel1 32 • 2 31 • 3 21
Einheitliches 8-Polytop8-Simplex8-Orthoplex • 8-Würfel8-Halbwürfel1 42 • 2 41 • 4 21
Einheitliches 9-Polytop9-Simplex9-Orthoplex • 9-Würfel9-Halbwürfel
Einheitliches 10-Polytop10-Simplex10-Orthoplex • 10-Würfel10-Demicube
Einheitliches n - Polytopn - Simplexn - Orthoplex • n - Würfeln - Halbwürfel1 k2 • 2 k1 • k 21n - pentagonales Polytop
Themen: Polytopfamilien • Reguläre Polytope • Liste regulärer Polytope und Verbindungen • Polytopoperationen
Raum Familie/ /
E 2Gleichmäßige Fliesenverlegung0 [3]δ 3hδ 3qδ 3Sechseckig
E 3Gleichmäßige konvexe Wabenstruktur0 [4]δ 4hδ 4qδ 4
E 4Einheitliche 4-Wabenstruktur0 [5]δ 5hδ 5qδ 524-zellige Wabenstruktur
E 5Einheitliche 5-Wabenstruktur0 [6]δ 6hδ 6qδ 6
E 6Einheitliche 6-Wabenstruktur0 [7]δ 7hδ 7qδ 72 22
E 7Einheitliche 7-Wabenstruktur0 [8]δ 8hδ 8qδ 81 33 • 3 31
E 8Einheitliche 8-Wabenstruktur0 [9]δ 9hδ 9qδ 91 52 • 2 51 • 5 21
E 9Einheitliche 9-Wabenstruktur0 [10]δ 10hδ 10qδ 10
E 10Einheitliche 10-Wabenstruktur 0 [11]δ 11hδ 11qδ 11
E n −1Gleichförmige ( n −1) -Wabenstruktur0 [ n ]δ nhδ nqδ n1 k 2 • 2 k 1 • k 21