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正六百胞体

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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几何性质正六百胞体的对偶多胞体是正一百二十胞体。正六百胞体的顶点形是正二十面体。边长为a的正六百胞体超体积为50+2554a4{displaystyle{frac{50+25{sqrt{5}}}

几何性质

正六百胞体的对偶多胞体是正一百二十胞体。 正六百胞体的顶点形是正二十面体。 边长为a的正六百胞体超体积为 50 + 25 5 4 a 4 {\displaystyle {\frac {50+25{\sqrt {5}}}{4}}a^{4}} ,表体积为50√2a 。

以原点为中心,边长为 1/φ 的正六百胞体(其中φ = (1+√5)/2是黄金比例),顶点坐标如下:16个顶点形式如下

8个顶点从下列坐标不同排列得出

剩下96个顶点是下列坐标的偶置换

如果一个正六百胞体的棱长为1,则其外接超球半径为 5 + 1 2 ≈ ≈ --> 1.618 {\displaystyle {\begin{smallmatrix}{\frac {{\sqrt {5}}+1}{2}}\approx 1.618\end{smallmatrix}}} 即黄金分割比;其外中交超球(经过正六百胞体每条棱的中点)半径为 2 5 + 5 2 ≈ ≈ --> 1.538 {\displaystyle {\begin{smallmatrix}{\frac {\sqrt {2{\sqrt {5}}+5}}{2}}\approx 1.538\end{smallmatrix}}} ;其内中交超球(经过正六百胞体每个面的中心)半径为 15 + 3 3 6 ≈ ≈ --> 1.512 {\displaystyle {\begin{smallmatrix}{\frac {{\sqrt {15}}+3{\sqrt {3}}}{6}}\approx 1.512\end{smallmatrix}}} ;其内切超球半径为 10 + 2 2 4 ≈ ≈ --> 1.498 {\displaystyle {\begin{smallmatrix}{\frac {{\sqrt {10}}+2{\sqrt {2}}}{4}}\approx 1.498\end{smallmatrix}}} 。

注意到首16个顶点构成超正方体,次8个构成正十六胞体。这24个顶点一起构成正二十四胞体,事实上,如果移除这24个顶点,就会得到另一个有意思的半正多胞体扭棱正二十四胞体(Snub Icositetrachoron)。

对称群构造

如果把坐标看作四元数,正六百胞体的120个顶点以四元数乘法组成群。这个群通常称为双二十面体群,因为它是二十面体群 I 的双重复盖。这个双十二面体群也可被看作是正六百胞体的旋转(无反射)对称群,因为单位四元数的乘法等同于点的旋转,也因此双十二面体群是H 4 群的一个子群。双二十面体群同构于特殊线性群SL(2,5)。

正六百胞体的对称群是 H 4 的外尔群,这个群的阶是14400。

可视化

正六百胞体的胞众多,并且这些正四面体胞基本上没有什么规律可循,为正六百胞体的可视化带来了许多困难,但作为正一百二十胞体的对偶,许多正一百二十胞体的性质也表现在正六百胞体上。

大圆结构

正一百二十胞体的10个会首尾相连,构成“大圆”,这些胞与正六百胞体的顶点对偶,它们也会互相连接形成一个正十边形,这正十边形的每一条边周围都有5个正四面体共这条边,这种结构看上去就像有棱有角的飞盘。正十边形相邻的两条棱周围的两簇正四面体中间会有空隙,我们可以在填入10个正四面体使其构成正二十面体,这样你就会得到一个涉及150个胞、10条棱、100个裸露的正三角形面的环形结构,我们还可以在向这些面上填上正四面体,会得到一个涉及250个胞的有50个突出的顶点和100条凹陷的棱的大圆,它与另一条与之正交的250胞环在顶点处咬合,剩余的棱的空隙是剩余的100个胞。现在,如果我们去掉这两条大圆最初的10个顶点,我们就会得到四维唯一的非Wythoff凸半正多胞体——重反棱柱,原来的大圆处留下了各10个正五反棱柱,并剩下了300个正四面体胞。

参考

600-cell逐层剖析了正六百胞体的表分层结构

Regular Convex Four-Dimensional Polytopes提供了正六百胞体的几何数据


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