在几何学中,正轴形,或称交叉形、正交形、超正八面体、-{zh-hans:余; zh-hant:餘;}-方形,是一个正的、凸的、存在于任意维度的多胞形。正轴形的顶点坐标都是(±1, 0, 0, …, 0)的全排列,正轴形是这些顶点的凸包。它的(n-1)维表面是(n-1)维的正单纯形,而正轴形的顶点图是前一维的另一正轴形。
n维正轴形也可以用在Rn中ℓ1-赋范下的单位球(或者,对于某些学者,单位球面)来定义;
:\{x \in \mathbb R^n : \|x\|_1 \le 1\}.
在一维,正轴形就是线段 [−1, +1],在二维它是正方形(或叫做正菱形),有顶点{(±1, 0), (0, ±1)。在三维它是正八面体—五个正多面体,即柏拉图立体之一。更高维的正轴形总结如下:
正轴形是超方形的对偶多胞形。n维正轴形的是T(2n,n)。
四维
四维正轴形也被叫做正十六胞体。它是6个四维凸正多胞体之一。这些多胞体最先被瑞士数学家路德维希·施莱夫利在19世纪中期描述过。
更高维
正轴形家族是三个延伸至正无穷维的正多胞形家族之一,考克斯特将其标记为βn,另外两个是超方形家族,记为γn,以及单纯形家族,记为αn第四个非凸多胞形的家族,超方形密铺家族,他将其标记为δn。
n维正轴形有2n个顶点,及2n个全都是(n−1)-单纯体的维面(n−1 维组成元素)。它的顶点图 都是n − 1维的正轴形。正轴形的施莱夫利符号是{3,3,…,3,4}。n-维正轴形的二面角是
:\arccos\left(\frac{2-n}{n}\right).
n-维正轴形的k-维组成元素(顶点、棱、面、…、维面)的个数由以下公式给出(见二项式系数):
:2^{k+1}{n \choose {k+1}}
n-维正轴形的超体积为:
:\frac{\sqrt{2^n}}{n!}.
这里有许多能够以二维图像展示正轴形的正交投影,皮特里多边形投影是常用的一种投影,将其顶点,投影到一个2n边形或更低阶的正多边形上。第二次的投影再投影于更低维中的2(n-1)边皮特里多边形,例如双角锥,我们可将其沿主轴投影,两个顶点被投影到了投影的中心。
等轴正轴形的顶点在曼哈顿距离下,任意两点之间的距离都是相等的(L1赋规)。即是说这个由2d 个点组成的集合是在这距离下最大的等距集。
另见
- 正图形
- ,正轴形的对称群。
注释
参考
- p. 296, 表 I (iii): Regular polytopes, three regular polytopes in n-dimensions (n>=5)
外部链接
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- [http://www.geocities.com/shapirojon34/tesseract/TesseractApplet.html Polytope Viewer] (点击来选择正轴形。)
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