偽多邊形

幾何學中,偽多邊形(英語:pseudogon)又稱為超無限邊形,是一種位於雙曲平面上的無限邊形,具有偽多邊形群英语Coxeter_notation#Rank two groups(pseudogonal group)的對稱性諾曼·約翰遜英语Norman Johnson (mathematician)將一般的發散鏡射形式的無限邊形稱為偽多邊形,其外接圓為極限圓,正偽多邊形在施萊夫利符號中用{iπ/λ}表示,其中λ表示發散垂直鏡射的週期距離[1],用來表示其拓撲結構具有比無限邊形更多的邊與頂點,換句話說,若其不為發散鏡射形式則只能看做為普通的無限邊形,也因此偽多邊形無法在平面上存在。此外,偽多邊形也可以解釋為未完全具備多邊形性質的多邊形[2],此種情況下未必需要位於雙曲面,這種偽多邊形其英文也可以寫為pseudo polygon[3][4]

偽多邊形
超無限邊形
偽多邊形(Pseudogon)
雙曲正無限邊形
雙曲面上的偽多邊形。
類型正多邊形
二維雙曲鑲嵌
對偶自身對偶
iπ/λ
頂點iπ/λ
施萊夫利符號{iπ/λ}
{∞}
考克斯特符號英语Coxeter–Dynkin diagramnode_1 ultra node 
對稱群[iπ/λ]
內角雙曲平角
特性非嚴格凸, 圓內接多邊形, 等邊多邊形, 等角多邊形, 雙曲線, 發散

正偽多邊形

位於三階偽多邊形(iπ/λ,λ=π/9)的偽多邊形與其外接圓超圓形。

正偽多邊形(英語:regular pseudogon)又稱雙曲正無限邊形,是雙曲線H1(並非歐幾里得線)分割為每段長度為2λ線段形成的無限邊形,為具有[iπ/λ]考克斯特群的羅氏無限邊形,可以視為正無限邊形的一種類似物。[5]依據其考克斯特群,其邊數和頂點數將會是iπ/λ個,事實上它頂點數為正無窮大,邊長為2λ,其中iπ/λ用來表示超平形(ultraparallel)的鏡射,虛數值使鏡射變換的角度以一個雙曲線的形式,而存在等式cos(π/n) = cos(πλ/(iπ)) = cosh(2λ),而λ∈{ π/n | n∈Z }。

其亦可以視為二維空間的雙曲密鋪,和三維雙曲密鋪如:正七邊形鑲嵌七階三角形鑲嵌等,做類比[6]。其屬於非緊湊空間

正偽多邊形無法在平面上存在,但可以構造在雙曲面。其可以擁有外接圓內切圓,但他們必須是雙曲超圓形。

扭歪偽多邊形

扭歪偽多邊形(英語:Skew pseudogon)是偽多邊形對應的扭歪多邊形,即位於非緊雙曲空間的雙曲扭歪無限邊形。

圍繞著偽多邊形的三角形也可以構造出等邊扭歪偽多邊形
外接圓為超圓形的無限邊形
{3,7}的皮特里多邊形t{3,7}的皮特里多邊形

正扭歪

半正扭歪

鑲嵌與密鋪

正偽多邊形不能構成平面鑲嵌,但可以構成雙曲鑲嵌,如三階偽多邊形鑲嵌,其考克斯特記號計為 。該鑲嵌可以視為偽多邊形在三維空間的類比,稱為偽多面體(pseudohedron)。

二個偽多邊形即可完全鑲嵌整個雙曲平面,稱為二階偽多邊形鑲嵌

羅式鑲嵌
半正
∞.∞24.4.∞3.3.3.∞
{iπ/λ, 2}
{2, iπ/λ}
t{2, iπ/λ}
sr{2, iπ/λ}
半正偽多邊形
對稱群:[iπ/λ,iπ/λ], (*iπ/λ iπ/λ 2)[iπ/λ,iπ/λ]+, (iπ/λ iπ/λ 2)
{9i,9i}
超無限階
偽多邊形鑲嵌
t{9i,9i}
截角超無限階
偽多邊形鑲嵌
r{9i,9i}
截半超無限階
偽多邊形鑲嵌
2t{9i,9i}=t{9i,9i}
截角超無限階
偽多邊形鑲嵌
2r{9i,9i}={9i,9i}
超無限階
偽多邊形鑲嵌
rr{9i,9i}
小斜方截半
超無限階
偽多邊形鑲嵌
tr{9i,9i}
大斜方截半
超無限階
偽多邊形鑲嵌
sr{9i,9i}
扭稜超無限階
偽多邊形鑲嵌
[iπ/λ,3]非緊湊雙曲半正鑲嵌系列
對稱群:[iπ/λ,3], (*∞32)[iπ/λ,3]+
(∞32)
[1+,iπ/λ,3]
(*∞33)
[iπ/λ,3+]
(3*∞)
考克斯特記號

=

=

=
=
or
=
or

=
圖像
頂點圖∞.∞.∞3.∞.∞3.∞.3.∞∞.6.633.4.∞.44.6.∞3.3.3.3.∞3.∞.3.∞.3.∞
類比{∞,3}t{∞,3}r{∞,3}t{3,∞}{3,∞}rr{∞,3}tr{∞,3}sr{∞,3}h{∞,3}h2{∞,3}s{3,∞}
半正對偶
考克斯特記號
圖像
頂點布局
類比
V∞3V3.∞.∞V(3.∞)2V6.6.∞V3V4.3.4.∞V4.6.∞V3.3.3.3.∞V(3.∞)3V3.3.3.3.3.∞

高維類比

三階七邊形鑲嵌蜂巢體的龐加萊模型,每個洞都是一個正七邊形鑲嵌[7]

偽多面體(pseudohedron)是偽多邊形在三維空間的類比,即在三維非緊雙曲空間中的無限面體,又稱為超無限面體。例如三階七邊形鑲嵌蜂巢體中的正七邊形鑲嵌,由於要使每個頂點都是3個正七邊形鑲嵌的公共頂點使得圖形被變換到非緊雙曲空間中,即幾何中心跑到龐加萊模型外,其外接球為三維雙曲極限球。

偽多胞體(pseudotope)則為非緊雙曲鑲嵌在四維或更高維度類比,例如四階一百二十胞體堆砌英语Order-4 120-cell honeycomb[8]

但嚴格來說,偽多胞形(pseudotope)只會在二維雙曲空間討論,由於二維的考克斯特群表達到無窮之後仍為平面,因此只能用雙曲鏡射的方式以虛數表達雙曲幾何圖形。

赫爾曼莫金記號軌道流形英语Orbifold考克斯特考克斯特圖
有限
Znnn•[n]+ n
Dnnm*n•[n] 2n
仿射
Z∞•[∞]+
Dihm*∞•[∞]
雙曲
Z[πi/λ]+
Dih[πi/λ]

參見

參考文獻