Υπερκύβος

Προοπτικές προβολές
Κύβος (3-κύβος)Τεσσεράκτιο (4-κύβος)

Στη γεωμετρία, ο υπερκύβος ν-διαστάσεων είναι ανάλογος ενός τετραγώνου (για ν = 2) ή κύβου (για ν = 3), κτλ., και είναι επίσης ένα ορθότοπο. Πρόκειται για ένα συμπαγές πολύτοπο ο σκελετός του οποίου αποτελείται από ιδίου μήκους παράλληλα ή κάθετα μεταξύ τους ευθύγραμμα τμήματα τα οποία εδράζουν σε όλες τις διαστάσεις του χώρου που ανήκει. Η μεγαλύτερη διαγώνιος που εγγράφεται εντός ενός υπερκύβου ν-διαστάσεων είναι ίση με την τετραγωνική ρίζα του ν.

Ένας ν-διαστάσεων υπερκύβος καλείται επίσης ν-κύβος. Ο όρος «πολύτοπο μέτρο»[1] που χρησιμοποιείται επίσης, κυρίως στην εργασία του H.S.M. Coxeter και αρχικά από τον Elte, το 1912,[2] έχει πλέον αντικατασταθεί.

Ο Υπερκύβος μονάδας είναι ένα υπερκύβος του οποίου η πλευρά έχει μήκος μία μονάδα. Συχνά ο υπερκύβος, οι κορυφές του οποίου (ή γωνίες) είναι 2ν στο Rν με συντεταγμένες ίσες με 0 ή 1, λέγεται Μονάδα υπερκύβου.

Κατασκευή

Ένα διάγραμμα που δείχνει πώς να δημιουργήσετε ένα Τεσσεράκτιο από ένα σημείο.
0 – Ένα σημείο είναι ένας υπερκύβος σε χώρο μηδενικών διαστάσεων.
1 – Αν κάποιος μετακινήσει αυτό το σημείο κατά μία μονάδα μήκους, τότε θα σαρώσει ένα ευθύγραμμο τμήμα, το οποίο είναι ένας υπερκύβος μονάδας σε χώρο μίας διαστάσεως.
2 – Αν κάποιος μετακινήσει αυτό το ευθύγραμμο τμήμα (όλο το μήκος του) προς μια κάθετη κατεύθυνση σε σχέση με αυτό και απόσταση ίση με το μήκος του, τότε θα σαρώσει ένα 2-διαστάσεων τετράγωνο.
3 – Αν κάποιος μετακινήσει αυτό το τετράγωνο κατά μία μονάδα μήκους σε κατεύθυνση κάθετη προς το επίπεδο που βρίσκεται, θα δημιουργήσει έναν 3-διαστάσεων κύβο.
4 – Αν κάποιος μετακινήσει αυτόν τον κύβο κατά μία μονάδα μήκους στην τέταρτη διάσταση, τότε θα δημιουργήσει ομοίως έναν 4-διαστάσεων υπερκύβο, που ονομάζεται Τεσσεράκτιο.

Αυτό μπορεί να γενικευθεί σε οποιοδήποτε αριθμό διαστάσεων και αυτή καθ' εαυτού η διαδικασία των σαρώσεων είναι γνωστή στα μαθηματικά ως ένα άθροισμα Minkowski: ο δ διαστάσεων υπερκύβος είναι το άθροισμα Minkowski των δ αμοιβαίων ευθυγράμμων τμημάτων που είναι κάθετα σε μία μονάδα μήκους, και κατά συνέπεια αποτελεί παράδειγμα ενός ζωνότοπου.

Κατά την τοπολογία ο μονοδιάστατος σκελετός ενός υπερκύβου είναι ένα γράφημα του υπερκύβου.

Συντεταγμένες

Μια μονάδα υπερκύβου ν διαστάσεων είναι επίσης ένα κυρτό περίβλημα όλων των σημείων του όπως αυτά μετατέθηκαν στις καρτεσιανές συντεταγμένες:

. Έχει μήκος ακμής 1 και ν-διάστατο όγκο ίσο με 1.

Ένας ν διαστάσεων υπερκύβος θεωρείται επίσης ως το κυρτό περίβλημα όλων των μεταθέσεων:

. Έχει αντίστοιχα μήκος ακμής 2, και ν-διάστατο όγκο ίσο με 2ν.

Αυτή η μορφή επιλέγεται συχνά λόγω της ευκολίας που έχει στο να καταγράψει τις συντεταγμένες του.[3]

Σχετικές οικογένειες πολυτόπων

Οι υπερκύβοι είναι μία από τις λίγες οικογένειες κανονικών πολυτόπων που ισχύουν για οποιοδήποτε αριθμό διαστάσεων.

Άλλες οικογένειες υπερκύβων είναι:

Μια άλλη σχετική οικογένεια ημικανονικών και ομοιόμορφων πολυτόπων είναι των Ημιυπερκύβων, οι οποίοι είναι κατασκευασμένοι από υπερκύβους με εναλλακτική διαγραφή των κορυφών και πλέγμα των έδρων στα κενά, επισημαίνεται ως ηγν.

Στοιχεία

Κάθε ν-κύβος, όπου ν > 0, αποτελείται από στοιχεία ή ν-κύβους μιας κατώτερης διάστασης, σχετικής με την (ν-1) διαστάσεων επιφάνεια επί του υπερκύβου γονέα. Η κάθε πλευρά του υπερκύβου γονέα είναι και ένα στοιχείο της (ν-1) διάστασής του. Ένας υπερκύβος ν διαστάσεων έχει πλευρές.[5] Δηλαδή, μία 1-διαστάσεων γραμμή έχει 2 άκρα (σημεία 0-διαστάσεων), ένα 2-διαστάσεων τετράγωνο έχει 4 πλευρές (γραμμές 1-διαστάσεων), ένας 3-διαστάσεων κύβος έχει 6 έδρες (τετράγωνα 2-διαστάσεων), ένα 4-διαστάσεων τεσσεράκτιο έχει 8 κελιά (κύβους 3-διαστάσεων), κοκ. ο αριθμός των κορυφών ενός ν-κύβου είναι 2ν[6] (για παράδειγμα, ένας κύβος έχει 23 = 8 κορυφές).

Ένας απλός τύπος για τον υπολογισμό του αριθμού των (ν-2)-επιφανειών ενός υπερκύβου ν-διαστάσεων είναι: 2 - 2ν

Στοιχεία Υπερκύβου
nγκύβοςm012345678910
nγnn-κύβοςΟνομασίες
Schläfli
Coxeter-Dynkin
ΚορυφέςΠλευρέςΕπιφάνειεςΚελλιά4-Επιφάνειες5-Επιφάνειες6-Επιφάνειες7-Επιφάνειες8-Επιφάνειες9-Επιφάνειες10-Επιφάνειες
0γ00-κύβοςΣημείο
-
1          
1γ11-κύβοςΕυθύγραμμο τμήμα
{}
21         
2γ22-κύβοςΤετράγωνο
{4}
441        
3γ33-κύβοςΚύβος
Εξάεδρο
{4,3}
81261       
4γ44-κύβοςΤεσσεράκτιο
Οκτάχωρο
{4,3,3}
16322481      
5γ55-κύβοςΠεντεράκτιο
Δεκάτερο
{4,3,3,3}
32808040101     
6γ66-κύβοςΕξεράκτιο
Δωδεκάπετο
{4,3,3,3,3}
6419224016060121    
7γ77-κύβοςΕπτεράκτιο
Τετραδικό 7-τοπο
{4,3,3,3,3,3}
12844867256028084141   
8γ88-κύβοςΟκτεράκτιο
Εξαδικό 8-τοπο
{4,3,3,3,3,3,3}
2561024179217921120448112161  
9γ99-κύβοςΕννεράκτιο
Οκταδικό 9-τοπο
{4,3,3,3,3,3,3,3}
51223044608537640322016672144181 
10γ1010-κύβοςΔεκεράκτιο
Εικοσαδικό 10-τοπο
{4,3,3,3,3,3,3,3,3}
1024512011520153601344080643360960180201

Γραφικά

Ένας ν-κύβος μπορεί να προβληθεί μέσα σε ένα κανονικό -γώνιο πολύγωνο με παραποίηση της ορθής προβολής, όπως παρουσιάζεται παρακάτω (από ευθύγραμμο τμήμα σε 12-κύβος).[7]

Ορθογραφικές προβολές του Πέτρι πολυγώνου

Ευθύγραμμο τμήμα

Τετράγωνο

Κύβος

4-κύβος (Τεσσεράκτιο)

5-κύβος (Πεντεράκτιο)

6-κύβος (Εξεράκτιο)

7-κύβος (Επτεράκτιο)

8-κύβος (Οκτεράκτιο)

9-κύβος (Εννεράκτιο)

10-κύβος (Δεκεράκτιο)

11-κύβος (Ενδεκεράκτιο)

12-κύβος (Δωδεκεράκτιο)

Περαιτέρω ανάγνωση

  • Υπερσφαίρα
  • Πλέγμα

Παραπομπές

Πηγές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

🔥 Top keywords: Πύλη:ΚύριαΕυρωπαϊκό Πρωτάθλημα ποδοσφαίρουΕιδικό:ΑναζήτησηΜιχάλης ΔημητρακόπουλοςΕυρωπαϊκό Πρωτάθλημα Ποδοσφαίρου 2024Σερζ ΙμπάκαΘανάσης ΠαπακωνσταντίνουΣεβίτσεΛορένζο ΜπράουνΆμλετΑλέξης ΚούγιαςΠαναθηναϊκός (καλαθοσφαίριση ανδρών)ΣλοβακίαΝηλ ΆρμστρονγκΚιλιάν ΕμπαπέΠρωτάθλημα Ελλάδας καλαθοσφαίρισης ανδρώνΚώστας ΣλούκαςΕυρωπαϊκό Πρωτάθλημα Ποδοσφαίρου 2020Ιβάν ΓιοβάνοβιτςΝατάσα ΓιάμαληΔημήτρης ΣταρόβαςΕυρωπαϊκό Πρωτάθλημα Ποδοσφαίρου 2004Τζεφ ΜπέζοςΕυρωλίγκα ανδρώνΠαλαιών Πατρών Γερμανός Γ΄Ρόμελου ΛουκάκουΕλλάδαΕθνική Γαλλίας (ποδόσφαιρο ανδρών)Λένα ΜαντάΔημήτρης ΓιαννακόπουλοςΟλυμπιακός Σ.Φ.Π. (καλαθοσφαίριση ανδρών)Τα Μυαλά που Κουβαλάς 2Παγκόσμιο Κύπελλο ΠοδοσφαίρουΠαγκόσμιο Κύπελλο Ποδοσφαίρου 2026Πρωτάθλημα Ελλάδας χειροσφαίρισης ανδρώνΟλυμπιακός Σ.Φ.Π. (ποδόσφαιρο)Ν'Γκολό ΚαντέΕθνική Ελλάδας (ποδόσφαιρο ανδρών)Ορθογραφία της Γαλλικής γλώσσας