Обозначение Кокстера - Coxeter notation
, [ ]=[1] C1v | , [2] C2v | , [3] C3в | , [4] C4в | , [5] C5в | , [6] C6v |
---|---|---|---|---|---|
Заказ 2 | Заказ 4 | Заказ 6 | Заказ 8 | Заказ 10 | Заказ 12 |
[2]=[2,1] D1 час | [2,2] D2ч | [2,3] D3ч | [2,4] D4ч | [2,5] D5ч | [2,6] D6ч |
Заказ 4 | Заказ 8 | Заказ 12 | Заказ 16 | Заказ 20 | Заказ 24 |
, [3,3], Тd | , [4,3], Очас | , [5,3], ячас | |||
Заказ 24 | Заказ 48 | Заказ 120 | |||
Обозначение Кокстера выражает Группы Кокстера как список отраслевых заказов Диаграмма Кокстера, словно многогранные группы, = [p, q]. диэдральные группы, , может быть выражено как произведение [] × [n] или в виде одного символа с явной ветвью порядка 2, [2, n]. |
В геометрия, Обозначение Кокстера (также Символ Кокстера) представляет собой систему классификации группы симметрии, описывающий углы между фундаментальными отражениями Группа Коксетера в скобках, выражающих структуру Диаграмма Кокстера-Дынкина, с модификаторами для обозначения определенных подгрупп. Обозначение названо в честь Х. С. М. Коксетер, и был более подробно определен Норман Джонсон.
Рефлексивные группы
За Группы Кокстера, определяемый чистыми отражениями, существует прямое соответствие между скобками и Диаграмма Кокстера-Дынкина. Цифры в скобках обозначают порядки зеркального отражения в ветвях диаграммы Кокстера. Он использует то же упрощение, подавляя 2 с между ортогональными зеркалами.
Обозначение Кокстера упрощено с помощью экспонентов, чтобы представить количество ветвей в строке для линейной диаграммы. Итак Ап группа представлена [3п-1], подразумевает п узлы соединены п-1 заказ-3 филиала. Пример А2 = [3,3] = [32] или [31,1] представляет диаграммы или же .
Первоначально Кокстер представлял бифуркационные диаграммы с вертикальным расположением чисел, но позже был сокращен обозначением степени, например [..., 3р, д] или [3р, д, г], начиная с [31,1,1] или [3,31,1] = или же как D4. Кокстер разрешил нули как особые случаи, чтобы соответствовать Ап семья, как А3 = [3,3,3,3] = [34,0,0] = [34,0] = [33,1] = [32,2], подобно = = .
Группы Кокстера, образованные циклическими диаграммами, представлены скобками внутри скобок, например [(p, q, r)] = для группа треугольников (p q r). Если порядки ветвлений равны, они могут быть сгруппированы как показатель степени как длина цикла в скобках, например [(3,3,3,3)] = [3[4]], представляющую диаграмму Кокстера или же . может быть представлен как [3, (3,3,3)] или [3,3[3]].
Более сложные схемы циклов также можно выразить осторожно. В паракомпакт Coxeter group может быть представлен нотацией Кокстера [(3,3, (3), 3,3)], с вложенными / перекрывающимися круглыми скобками, показывающими два соседних цикла [(3,3,3)], а также более компактно представлен как [3[ ]×[ ]], представляющий ромбическая симметрия диаграммы Кокстера. Полная диаграмма паракомпакта или же , представляется как [3[3,3]] с верхним индексом [3,3] как симметрией его правильный тетраэдр диаграмма Кокстера.
Диаграмма Кокстера обычно оставляет невычерченными ветви порядка 2, но скобки включают явное 2 соединить подграфы. Итак, диаграмма Кокстера = А2×А2 = 2А2 можно представить как [3] × [3] = [3]2 = [3,2,3]. Иногда явные 2-ветки могут быть включены либо с меткой 2, либо со строкой с пробелом: или же , как представление, идентичное [3,2,3].
|
|
|
Для аффинных и гиперболических групп индекс на единицу меньше количества узлов в каждом случае, поскольку каждая из этих групп была получена путем добавления узла к диаграмме конечной группы.
Подгруппы
Обозначения Кокстера представляют вращательную / поступательную симметрию путем добавления + оператор надстрочного индекса вне скобок, [X]+ который сокращает порядок группы [X] пополам, таким образом, это подгруппа индекса 2. Этот оператор подразумевает, что должно применяться четное количество операторов, заменяя отражения поворотами (или перемещениями). Применительно к группе Кокстера это называется прямая подгруппа потому что остались только прямые изометрии без отражательной симметрии.
В + операторы также могут применяться внутри скобок, например [X, Y+] или [X, (Y, Z)+] и создает «полупрямые» подгруппы которые могут включать как отражающие, так и неотражающие генераторы. Полупрямые подгруппы могут применяться только к подгруппам группы Кокстера, которые имеют смежные ветви четного порядка. Элементам в скобках внутри группы Кокстера можно присвоить + Оператор надстрочного индекса, делающий соседние упорядоченные ветви на половину порядка, обычно применяется только с четными числами. Например, [4,3+] и [4, (3,3)+] ().
Если применяется со смежной нечетной ветвью, он не создает подгруппу индекса 2, а вместо этого создает перекрывающиеся фундаментальные домены, например [5,1+] = [5/2], который может определять двояко завернутые многоугольники как пентаграмма, {5/2} и [5,3+] имеет отношение к Треугольник Шварца [5/2,3], плотность 2.
Группа | Заказ | Генераторы | Подгруппа | Заказ | Генераторы | Примечания | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
[п] | 2п | {0,1} | [п]+ | п | {01} | Прямая подгруппа | ||
[2п+] = [2п]+ | 2п | {01} | [2п+]+ = [2п]+2 = [п]+ | п | {0101} | |||
[2п] | 4п | {0,1} | [1+,2п] = [п] | = = | 2п | {101,1} | Половина подгруппы | |
[2п,1+] = [п] | = = | {0,010} | ||||||
[1+,2п,1+] = [2п]+2 = [п]+ | = = | п | {0101} | Квартальная группа |
Группы без соседних + элементы можно увидеть в окольцованных узлах диаграмме Кокстера-Дынкина для однородные многогранники и соты относятся к дыра узлы вокруг + элементы, пустые кружки с удаленными чередующимися узлами. Итак курносый куб, имеет симметрию [4,3]+ (), а курносый тетраэдр, имеет симметрию [4,3+] (), а полукуб, h {4,3} = {3,3} ( или же = ) имеет симметрию [1+,4,3] = [3,3] ( или же = = ).
Примечание: Пиритоэдрическая симметрия можно записать как , разделив граф с пробелами для наглядности, с генераторами {0,1,2} из группы Кокстера , производящие пиритоэдрические генераторы {0,12}, отражение и 3-х кратное вращение. А киральная тетраэдрическая симметрия может быть записана как или же , [1+,4,3+] = [3,3]+, с генераторами {12,0120}.
Деление пополам подгрупп и расширенных групп
[1,4,1] = [4] | = = [1+,4,1]=[2]=[ ]×[ ] | |
= = [1,4,1+]=[2]=[ ]×[ ] | = = = [1+,4,1+] = [2]+ |
Джонсон расширяет + оператор для работы с заполнителем 1+ node, который удаляет зеркала, удваивает размер основной области и сокращает групповой порядок вдвое.[1] Как правило, эта операция применяется только к отдельным зеркалам, ограниченным ветвями четного порядка. В 1 представляет собой зеркало, поэтому [2p] можно рассматривать как [2p,1], [1, 2p] или [1, 2п,1], как диаграмма или же , с двумя зеркалами, соединенными двугранным углом порядка 2p. Эффект удаления зеркала заключается в дублировании соединительных узлов, что можно увидеть на диаграммах Кокстера: = , или в скобках: [1+, 2п, 1] = [1,п,1] = [p].
Каждое из этих зеркал можно снять, поэтому h [2p] = [1+, 2p, 1] = [1,2p, 1+] = [p], индекс рефлексивной подгруппы 2. Это можно показать на диаграмме Кокстера, добавив + символ над узлом: = = .
Если оба зеркала удалены, создается четверть подгруппы, причем порядок ветвления становится точкой вращения в два раза меньше:
- q [2p] = [1+, 2п, 1+] = [p]+, вращательная подгруппа индекса 4. = = = = .
Например, (при p = 2): [4,1+] = [1+, 4] = [2] = [] × [], порядок 4. [1+,4,1+] = [2]+, заказ 2.
Противоположность уменьшению вдвое - это удвоение[2] который добавляет зеркало, делит пополам фундаментальную область и удваивает групповой порядок.
- [[p]] = [2p]
Операции по уменьшению вдвое применяются для групп более высокого ранга, например тетраэдрическая симметрия половина группы октаэдрическая группа: h [4,3] = [1+, 4,3] = [3,3], убрав половину зеркал в 4-ответвлении. Эффект удаления зеркала заключается в дублировании всех соединительных узлов, что можно увидеть на диаграммах Кокстера: = , h [2p, 3] = [1+, 2p, 3] = [(p, 3,3)].
Если узлы проиндексированы, половинные подгруппы могут быть помечены новыми зеркалами как композиты. Нравиться , генераторы {0,1} имеют подгруппу = , генераторы {1,010}, где зеркало 0 удалено и заменено копией зеркала 1, отраженным от зеркала 0. Также дано , образующие {0,1,2}, имеет половину группы = , генераторы {1,2,010}.
Удвоение путем добавления зеркала также применяется при обращении операции уменьшения вдвое: [[3,3]] = [4,3] или, в более общем смысле, [[(q, q, p)]] = [2p, q].
Тетраэдрическая симметрия | Октаэдрическая симметрия |
---|---|
Тd, [3,3] = [1+,4,3] = = (Заказ 24) | Очас, [4,3] = [[3,3]] (Заказ 48) |
Радикальные подгруппы
Джонсон также добавил звездочка или звезда * оператор для "радикальных" подгрупп,[3] действует аналогично + оператор, но убирает вращательную симметрию. Индекс радикальной подгруппы - это порядок удаляемого элемента. Например, [4,3 *] ≅ [2,2]. Удаленная подгруппа [3] имеет порядок 6, поэтому [2,2] является подгруппой индекса 6 в [4,3].
Радикальные подгруппы представляют собой операцию, обратную к расширенная симметрия операция. Например, [4,3 *] ≅ [2,2] и наоборот [2,2] могут быть расширены как [3 [2,2]] ≅ [4,3]. Подгруппы можно представить в виде диаграммы Кокстера: или же ≅ . Удаленный узел (зеркало) заставляет соседние зеркальные виртуальные зеркала становиться настоящими зеркалами.
Если [4,3] имеет генераторы {0,1,2}, [4,3+], индекс 2, имеет генераторы {0,12}; [1+, 4,3] ≅ [3,3], индекс 2 имеет образующие {010,1,2}; в то время как радикальная подгруппа [4,3 *] ≅ [2,2], индекс 6, имеет образующие {01210, 2, (012)3}; и наконец [1+, 4,3 *], индекс 12 имеет образующие {0 (12)20, (012)201}.
Трионные подгруппы
А трионная подгруппа является индексом 3 подгруппы. Джонсон определяет множество трионная подгруппа с оператором ⅄, индекс 3. Для групп Кокстера ранга 2, [3], трионная подгруппа, [3⅄] есть [], единственное зеркало. И для [3п], трионная подгруппа [3п]⅄ ≅ [п]. Данный , с образующими {0,1}, имеет 3 трионные подгруппы. Их можно отличить, поставив символ ⅄ рядом с зеркальным генератором, который нужно удалить, или на ветке для обоих: [3п,1⅄] = = , = , и [3п⅄] = = с генераторами {0,10101}, {01010,1} или {101,010}.
Трионные подгруппы тетраэдрической симметрии: [3,3]⅄ ≅ [2+, 4], связывая симметрию правильный тетраэдр и тетрагональный дисфеноид.
Для групп Кокстера ранга 3 [п, 3] существует трионная подгруппа [п,3⅄] ≅ [п/2,п], или же = . Например, конечная группа [4,3⅄] ≅ [2,4] и евклидова группа [6,3⅄] ≅ [3,6] и гиперболическая группа [8,3⅄] ≅ [4,8].
Смежная ветвь нечетного порядка, п, не снизит групповой порядок, но создаст перекрывающиеся фундаментальные домены. Порядок групп остается прежним, а плотность увеличивается. Например, икосаэдрическая симметрия, [5,3], правильных многогранников икосаэдр становится [5 / 2,5], симметрия двух правильных звездных многогранников. Он также связывает гиперболические мозаики {p, 3} и звездные гиперболические мозаики {p / 2, p}
Для ранга 4 [q,2п,3⅄] = [2п, ((p, q, q))], = .
Например, [3,4,3⅄] = [4,3,3] или = , образующие {0,1,2,3} в [3,4,3] с трионной подгруппой [4,3,3] образующие {0,1,2,32123}. Для гиперболических групп [3,6,3⅄] = [6,3[3]] и [4,4,3⅄] = [4,4,4].
Трионные подгруппы тетраэдрической симметрии
Джонсон выделил два конкретных трионные подгруппы[4] из [3,3], сначала подгруппа индекса 3 [3,3]⅄ ≅ [2+, 4], причем [3,3] ( = = ) генераторы {0,1,2}. Его также можно записать как [(3,3,2⅄)] () как напоминание о его генераторах {02,1}. Это снижение симметрии - это отношение между регулярными тетраэдр и тетрагональный дисфеноид, представляют собой растяжение тетраэдра перпендикулярно двум противоположным краям.
Во-вторых, он определяет связанную подгруппу индекса 6 [3,3]Δ или [(3,3,2⅄)]+ (), индекс 3 из [3,3]+ ≅ [2,2]+, с генераторами {02,1021} из [3,3] и его генераторами {0,1,2}.
Эти подгруппы также применяются в более крупных группах Кокстера с [3,3] подгруппой с соседними ветвями четного порядка.
Например, [(3,3)+,4], [(3,3)⅄, 4] и [(3,3)Δ, 4] являются подгруппами в [3,3,4], индекса 2, 3 и 6 соответственно. Генераторы [(3,3)⅄,4] ≅ [[4,2,4]] ≅ [8,2+, 8], порядок 128, {02,1,3} из [3,3,4] генераторов {0,1,2,3}. И [(3,3)Δ,4] ≅ [[4,2+, 4]], порядок 64, имеет генераторы {02,1021,3}. Также [3⅄,4,3⅄] ≅ [(3,3)⅄,4].
Также по теме [31,1,1] = [3,3,4,1+] имеет трионные подгруппы: [31,1,1]⅄ = [(3,3)⅄,4,1+], порядок 64 и 1 = [31,1,1]Δ = [(3,3)Δ,4,1+] ≅ [[4,2+,4]]+, заказ 32.
Центральная инверсия
А центральная инверсия, порядок 2, работает иначе по размерности. Группа [ ]п = [2п-1] представляет п ортогональные зеркала в n-мерном пространстве, или н-квартира подпространство пространства более высокой размерности. Зеркала группы [2п-1] пронумерованы . В случае инверсии порядок зеркал не имеет значения. Матрица центральной инверсии есть , Матрица идентичности с отрицательной по диагонали.
Исходя из этого, центральная инверсия имеет генератор как продукт всех ортогональных зеркал. В нотации Кокстера эта группа инверсии выражается добавлением чередования + в каждую 2 ветку. Симметрия чередования отмечена на узлах диаграммы Кокстера как открытые узлы.
А Диаграмма Кокстера-Дынкина может быть размечен двумя явными ветвями, определяющими линейную последовательность зеркал, открытых узлов и общих дважды открытых узлов, чтобы показать цепочку генераторов отражения.
Например, [2+, 2] и [2,2+] - подгруппы, индекс 2 из [2,2], , и представлены как (или же ) и (или же ) с генераторами {01,2} и {0,12} соответственно. Их общий индекс 4 подгруппы равен [2+,2+], и представлен (или же ), с двойным открытием отмечая общий узел в двух чередованиях, и один вращательное отражение генератор {012}.
Измерение | Обозначение Кокстера | Заказ | Диаграмма Кокстера | Операция | Генератор |
---|---|---|---|---|---|
2 | [2]+ | 2 | 180° вращение, С2 | {01} | |
3 | [2+,2+] | 2 | вращательное отражение, Ся или S2 | {012} | |
4 | [2+,2+,2+] | 2 | двойное вращение | {0123} | |
5 | [2+,2+,2+,2+] | 2 | двойное вращательное отражение | {01234} | |
6 | [2+,2+,2+,2+,2+] | 2 | тройное вращение | {012345} | |
7 | [2+,2+,2+,2+,2+,2+] | 2 | тройное вращательное отражение | {0123456} |
Вращения и вращательные отражения
Вращения и вращательные отражения построены путем единственного образующего произведения всех отражений призматической группы, [2п]×[2q] × ... где gcd (п,q, ...) = 1, они изоморфны абстрактному циклическая группа Zп, порядка п=2pq.
4-мерные двойные вращения, [2п+,2+,2q+] (с gcd (п,q) = 1), которые включают центральную группу, и выражаются Конвеем как ± [Cп× Сq],[5] заказ 2pq. Из диаграммы Кокстера , генераторы {0,1,2,3}, единственный генератор [2п+,2+,2q+], это {0123}. Полугруппа, [2п+,2+,2q+]+, или циклический граф, [(2п+,2+,2q+,2+)], Конвей выражает [Cп× Сq], порядок pq, с генератором {01230123}.
Если есть общий фактор ж, двойное вращение можно записать как1⁄ж[2ПФ+,2+,2qf+] (с gcd (п,q) = 1), генератор {0123}, порядок 2pqf. Например, п=q=1, ж=2, 1⁄2[4+,2+,4+] - это порядок 4. И1⁄ж[2ПФ+,2+,2qf+]+, генератор {01230123}, это заказ pqf. Например,1⁄2[4+,2+,4+]+ это порядок 2, а центральная инверсия.
Измерение | Обозначение Кокстера | Заказ | Диаграмма Кокстера | Операция | Генератор | Прямая подгруппа | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2 | [2п]+ | 2п | Вращение | {01} | [2п]+2 | Простое вращение: [2п]+2 = [п]+ порядок п | |
3 | [2п+,2+] | вращательное отражение | {012} | [2п+,2+]+ | |||
4 | [2п+,2+,2+] | двойное вращение | {0123} | [2п+,2+,2+]+ | |||
5 | [2п+,2+,2+,2+] | двойное вращательное отражение | {01234} | [2п+,2+,2+,2+]+ | |||
6 | [2п+,2+,2+,2+,2+] | тройное вращение | {012345} | [2п+,2+,2+,2+,2+]+ | |||
7 | [2п+,2+,2+,2+,2+,2+] | тройное вращательное отражение | {0123456} | [2п+,2+,2+,2+,2+,2+]+ | |||
4 | [2п+,2+,2q+] | 2pq | двойное вращение | {0123} | [2п+,2+,2q+]+ | Двойное вращение: [2п+,2+,2q+]+ порядок pq gcd (п,q)=1 | |
5 | [2п+,2+,2q+,2+] | двойное вращательное отражение | {01234} | [2п+,2+,2q+,2+]+ | |||
6 | [2п+,2+,2q+,2+,2+] | тройное вращение | {012345} | [2п+,2+,2q+,2+,2+] | |||
7 | [2п+,2+,2q+,2+,2+,2+] | тройное вращательное отражение | {0123456} | [2п+,2+,2q+,2+,2+,2+]+ | |||
6 | [2п+,2+,2q+,2+,2р+] | 2pqr | тройное вращение | {012345} | [2п+,2+,2q+,2+,2р+]+ | Тройное вращение: [2п+,2+,2q+,2+,2р+]+ порядок pqr gcd (п,q,р)=1 | |
7 | [2п+,2+,2q+,2+,2р+,2+] | тройное вращательное отражение | {0123456} | [2п+,2+,2q+,2+,2р+,2+]+ |
Подгруппы коммутаторов
Простые группы только с элементами ветвления нечетного порядка имеют только одну вращательную / трансляционную подгруппу порядка 2, которая также является коммутаторная подгруппа, примеры [3,3]+, [3,5]+, [3,3,3]+, [3,3,5]+. Для других групп Кокстера с ветвями четного порядка коммутаторная подгруппа имеет индекс 2c, где c - количество отключенных подграфов при удалении всех ветвей четного порядка.[6] Например, [4,4] имеет три независимых узла на диаграмме Кокстера, когда 4s удалены, поэтому его коммутаторная подгруппа имеет индекс 23, и могут иметь разные представления, все с тремя + операторы: [4+,4+]+, [1+,4,1+,4,1+], [1+,4,4,1+]+, или [(4+,4+,2+)]. Общие обозначения могут использоваться с +c как групповой показатель, например [4,4]+3.
Примеры подгрупп
Примерные подгруппы ранга 2
Двугранная симметрия группы с четными порядками имеют ряд подгрупп. В этом примере показаны два образующих зеркала [4] красным и зеленым цветом, все подгруппы рассматриваются с разбиением на половину, понижение ранга и их прямые подгруппы. Группа [4], имеет два зеркальных генератора 0 и 1. Каждый из них генерирует два виртуальных зеркала 101 и 010 путем отражения друг от друга.
Подгруппы [4] | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Индекс | 1 | 2 (половина) | 4 (Понижение ранга) | ||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [1,4,1] = [4] | = = [1+,4,1] = [1+,4] = [2] | = = [1,4,1+] = [4,1+] = [2] | [1] = [ ] | [1] = [ ] | ||||||
Генераторы | {0,1} | {101,1} | {0,010} | {0} | {1} | ||||||
Прямые подгруппы | |||||||||||
Индекс | 2 | 4 | 8 | ||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [4]+ | = = = [4]+2 = [1+,4,1+] = [2]+ | [ ]+ | ||||||||
Генераторы | {01} | {(01)2} | {02} = {12} = {(01)4} = { } |
Примерные евклидовы подгруппы ранга 3
Группа [4,4] имеет 15 малых индексных подгрупп. В этой таблице показаны все они, с желтым основным доменом для чисто отражающих групп и чередующимися белыми и синими доменами, которые объединены в пары, образуя вращательные домены. Голубые, красные и зеленые зеркальные линии соответствуют узлам одного цвета на диаграмме Кокстера. Генераторы подгрупп могут быть выражены как продукты исходных 3 зеркал фундаментальной области {0,1,2}, соответствующих 3 узлам диаграммы Кокстера, . Произведение двух пересекающихся линий отражения совершает поворот, например {012}, {12} или {02}. При удалении зеркала на удаленном зеркале появляются две копии соседних зеркал, например {010} и {212}. Два последовательных поворота сокращают порядок вращения вдвое, например {0101} или {(01)2}, {1212} или {(02)2}. Продукт всех трех зеркал создает трансотражение, например {012} или {120}.
Подгруппы малых индексов в [4,4] | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Индекс | 1 | 2 | 4 | ||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [1,4,1,4,1] = [4,4] | [1+,4,4] = | [4,4,1+] = | [4,1+,4] = | [1+,4,4,1+] = | [4+,4+] | |||||
Генераторы | {0,1,2} | {010,1,2} | {0,1,212} | {0,101,121,2} | {010,1,212,20102} | {(01)2,(12)2,012,120} | |||||
Орбифолд | *442 | *2222 | 22× | ||||||||
Полупрямые подгруппы | |||||||||||
Индекс | 2 | 4 | |||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [4,4+] | [4+,4] | [(4,4,2+)] = | [4,1+,4,1+] = = | [1+,4,1+,4] = = | ||||||
Генераторы | {0,12} | {01,2} | {02,1,212} | {0,101,(12)2} | {(01)2,121,2} | ||||||
Орбифолд | 4*2 | 2*22 | |||||||||
Прямые подгруппы | |||||||||||
Индекс | 2 | 4 | 8 | ||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [4,4]+ = | [4,4+]+ = | [4+,4]+ = | [(4,4,2+)]+ = | [4,4]+3 = [(4+,4+,2+)] = [1+,4,1+,4,1+] = [4+,4+]+ = = = = | ||||||
Генераторы | {01,12} | {(01)2,12} | {01,(12)2} | {02,(01)2,(12)2} | {(01)2,(12)2,2(01)22} | ||||||
Орбифолд | 442 | 2222 | |||||||||
Радикальные подгруппы | |||||||||||
Индекс | 8 | 16 | |||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [4,4*] = | [4*,4] = | [4,4*]+ = | [4*,4]+ = | |||||||
Орбифолд | *2222 | 2222 |
Гиперболические примеры подгрупп
Такой же набор из 15 малых подгрупп существует во всех треугольных группах с элементами четного порядка, как [6,4] в гиперболической плоскости:
Подгруппы малых индексов в [6,4] | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Индекс | 1 | 2 | 4 | ||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [1,6,1,4,1] = [6,4] | [1+,6,4] = | [6,4,1+] = | [6,1+,4] = | [1+,6,4,1+] = | [6+,4+] | |||||
Генераторы | {0,1,2} | {010,1,2} | {0,1,212} | {0,101,121,2} | {010,1,212,20102} | {(01)2,(12)2,012} | |||||
Орбифолд | *642 | *443 | *662 | *3222 | *3232 | 32× | |||||
Полупрямые подгруппы | |||||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [6,4+] | [6+,4] | [(6,4,2+)] | [6,1+,4,1+] = = = = | [1+,6,1+,4] = = = = | ||||||
Генераторы | {0,12} | {01,2} | {02,1,212} | {0,101,(12)2} | {(01)2,121,2} | ||||||
Орбифолд | 4*3 | 6*2 | 2*32 | 2*33 | 3*22 | ||||||
Прямые подгруппы | |||||||||||
Индекс | 2 | 4 | 8 | ||||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter | [6,4]+ = | [6,4+]+ = | [6+,4]+ = | [(6,4,2+)]+ = | [6+,4+]+ = [1+,6,1+,4,1+] = = = | ||||||
Генераторы | {01,12} | {(01)2,12} | {01,(12)2} | {02,(01)2,(12)2} | {(01)2,(12)2,201012} | ||||||
Орбифолд | 642 | 443 | 662 | 3222 | 3232 | ||||||
Радикальные подгруппы | |||||||||||
Индекс | 8 | 12 | 16 | 24 | |||||||
Диаграмма | |||||||||||
Coxeter (орбифолд) | [6,4*] = (*3333) | [6*,4] (*222222) | [6,4*]+ = (3333) | [6*,4]+ (222222) |
Расширенная симметрия
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
На евклидовой плоскости , [3[3]] Группа Кокстера может быть расширена двумя способами на , [6,3] группа Кокстера и связывает равномерные мозаики как окольцованные диаграммы. |
Обозначение Кокстера включает обозначение двойных квадратных скобок, [[X]] для выражения автоморфный симметрия в диаграмме Кокстера. Джонсон добавил альтернативу угловой скобке <[X]> или ⟨[X]⟩ как эквивалент квадратных скобок для удвоения, чтобы различать симметрию диаграммы через узлы и через ветви. Джонсон также добавил префиксный модификатор симметрии [Y [X]], где Y может либо представлять симметрию диаграммы Кокстера [X], либо симметрию фундаментальной области [X].
Например, в 3D эти эквиваленты прямоугольник и ромбический геометрические диаграммы : и , первый удвоен квадратными скобками, [[3[4]]] или дважды как [2 [3[4]]], с [2], симметрией более высокого порядка 4. Чтобы отличить второй, используются угловые скобки для удвоения [3[4]]⟩ И удвоено как ⟨2 [3[4]]⟩, Также с другой [2], симметрией 4-го порядка. Наконец, полная симметрия, в которой все 4 узла эквивалентны, может быть представлена как [4 [3[4]]], с симметрией порядка 8, [4] квадрат. Но, учитывая тетрагональный дисфеноид фундаментальная область [4] расширенная симметрия квадратного графа может быть обозначена более явно как [(2+,4)[3[4]]] или [2+,4[3[4]]].
Дальнейшая симметрия существует в циклическом и разветвление , , и диаграммы. имеет порядок 2п симметрия регулярного п-gon, {п} и представлен как [п[3[п]]]. и представлены [3 [31,1,1]] = [3,4,3] и [3 [32,2,2]] соответственно, а по [(3,3) [31,1,1,1]] = [3,3,4,3], с диаграммой, содержащей симметрию порядка 24 регулярного тетраэдр, {3,3}. Паракомпактная гиперболическая группа = [31,1,1,1,1], , содержит симметрию 5-элементный, {3,3,3} и, таким образом, представляется как [(3,3,3) [31,1,1,1,1]] = [3,4,3,3,3].
An звездочка * надстрочный индекс фактически является обратной операцией, создающей радикальные подгруппы удаление подключенных нечетных зеркал.[7]
Примеры:
Пример Расширенные группы и радикальные подгруппы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Глядя на генераторы, двойная симметрия рассматривается как добавление нового оператора, который отображает симметричные позиции на диаграмме Кокстера, делая некоторые оригинальные генераторы избыточными. Для 3D космические группы, и точечные группы 4D, Кокстер определяет подгруппу индекса два в [[X]], [[X]+], которую он определяет как произведение исходных образующих [X] на генератор удвоения. Это похоже на [[X]]+, которая является киральной подгруппой в [[X]]. Так, например, трехмерные космические группы [[4,3,4]]+ (I432, 211) и [[4,3,4]+] (Вечера3n, 223) - различные подгруппы в [[4,3,4]] (Im3м, 229).
Вычисление с использованием матриц отражения в качестве генераторов симметрии
Группа Кокстера, представленная Диаграмма Кокстера , дается обозначение Кокстера [p, q] для порядков ветвления. Каждый узел на диаграмме Кокстера представляет собой зеркало, условно называемое ρя (и матрица Rя). В генераторы этой группы [p, q] являются отражениями: ρ0, ρ1, а ρ2. Вращательная подсимметрия задается как произведение отражений: По соглашению σ0,1 (и матрица S0,1) = ρ0ρ1 представляет поворот на угол π / p, а σ1,2 = ρ1ρ2 поворот на угол π / q, а σ0,2 = ρ0ρ2 представляет поворот на угол π / 2.
[p, q]+, , является подгруппой индекса 2, представленной двумя генераторами вращения, каждый из которых является произведением двух отражений: σ0,1, σ1,2, и представляющий повороты π /п, и π /q углы соответственно.
С одной четной веткой [п+,2q], или же , - еще одна подгруппа индекса 2, представленная генератором вращения σ0,1, а отражательная ρ2.
С четными ветвями, [2п+,2q+], , представляет собой подгруппу индекса 4 с двумя образующими, построенную как произведение всех трех матриц отражения: По соглашению: ψ0,1,2 и ψ1,2,0, которые вращательные отражения, представляющий отражение и вращение или отражение.
В случае аффинных групп Кокстера типа , или же , одно зеркало, обычно последнее, переводится от начала координат. А перевод генератор τ0,1 (и матрица T0,1) строится как произведение двух (или четного числа) отражений, включая аффинное отражение. А трансотражение (отражение плюс перенос) может быть произведением нечетного числа отражений φ0,1,2 (и матрица V0,1,2), как и подгруппа индекса 4 : [4+,4+] = .
Другой составной генератор, условно обозначаемый как ζ (и матрица Z), представляет собой инверсия, отображая точку на обратную. Для [4,3] и [5,3] ζ = (ρ0ρ1ρ2)ч / 2, куда час равно 6 и 10 соответственно, Число Кокстера для каждой семьи. Для трехмерной группы Кокстера [p, q] () эта подгруппа является вращательным отражением [2+,час+].
Группы Кокстера классифицируются по их рангу, который является количеством узлов в их Диаграмма Кокстера-Дынкина. Также дана структура групп с их абстрактными типами групп: В этой статье абстрактные диэдральные группы представлены как Dihп, и циклические группы представлены Zп, с Dih1=Z2.
2 место
Например, в 2D группа Кокстера [p] () представлена двумя матрицами отражения R0 и R1, Циклическая симметрия [p]+ () представлена генератором вращения матрицы S0,1.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
3 место
Группы Кокстера конечного ранга 3 - это [1,п], [2,п], [3,3], [3,4] и [3,5].
Чтобы отразить точку через плоскость (который проходит через начало координат), можно использовать , куда - единичная матрица 3x3 и это трехмерный единичный вектор для вектора нормали к плоскости. Если L2 норма из и равна единице, матрица преобразования может быть выражена как:
Двугранная симметрия
Приводимая трехмерная конечная рефлексивная группа есть двугранная симметрия, [п, 2], порядок 4п, . Генераторами отражения являются матрицы R0, Р1, Р2. р02= R12= R22= (R0× R1)3= (R1× R2)3= (R0× R2)2= Личность. [п,2]+ () порождается 2 из 3 поворотов: S0,1, S1,2, а S0,2. Заказ п вращательное отражение порождается V0,1,2, произведение всех трех отражений.
Размышления | Вращение | Rotoreflection | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | S0,1 | S1,2 | S0,2 | V0,1,2 |
Группа | |||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | п | 2 | 2п | |
Матрица |
Тетраэдрическая симметрия
Простейшая неприводимая трехмерная конечная рефлексивная группа - это тетраэдрическая симметрия, [3,3], порядок 24, . Генераторы отражения от D3= А3 конструкции, - матрицы R0, Р1, Р2. р02= R12= R22= (R0× R1)3= (R1× R2)3= (R0× R2)2= Личность. [3,3]+ () порождается 2 из 3 поворотов: S0,1, S1,2, а S0,2. А трионная подгруппа, изоморфная [2+, 4], порядок 8, порождается S0,2 и R1. Порядок 4 вращательное отражение порождается V0,1,2, произведение всех трех отражений.
Размышления | Вращения | Rotoreflection | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | S0,1 | S1,2 | S0,2 | V0,1,2 |
Имя | |||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 4 | |
Матрица | |||||||
(0,1,-1)п | (1,-1,0)п | (0,1,1)п | (1,1,1)ось | (1,1,-1)ось | (1,0,0)ось |
Октаэдрическая симметрия
Другой неприводимой трехмерной конечной рефлексивной группой является октаэдрическая симметрия, [4,3], порядок 48, . Матрицы генераторов отражения R0, Р1, Р2. р02= R12= R22= (R0× R1)4= (R1× R2)3= (R0× R2)2= Личность. Хиральная октаэдрическая симметрия, [4,3]+, () порождается 2 из 3 поворотов: S0,1, S1,2, а S0,2. Пиритоэдрическая симметрия [4,3+], () порождается отражением R0 и вращение S1,2. 6-кратный вращательное отражение порождается V0,1,2, произведение всех трех отражений.
Размышления | Вращения | Rotoreflection | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | S0,1 | S1,2 | S0,2 | V0,1,2 |
Группа | |||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 4 | 3 | 2 | 6 |
Матрица | |||||||
(0,0,1)п | (0,1,-1)п | (1,-1,0)п | (1,0,0)ось | (1,1,1)ось | (1,-1,0)ось |
Икосаэдрическая симметрия
Конечная неприводимая 3-мерная конечная рефлексивная группа - это икосаэдрическая симметрия, [5,3], порядок 120, . Матрицы генераторов отражения R0, Р1, Р2. р02= R12= R22= (R0× R1)5= (R1× R2)3= (R0× R2)2= Личность. [5,3]+ () порождается 2 из 3 поворотов: S0,1, S1,2, а S0,2. 10-кратное вращательное отражение порождается V0,1,2, произведение всех трех отражений.
Размышления | Вращения | Rotoreflection | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | S0,1 | S1,2 | S0,2 | V0,1,2 |
Группа | |||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 5 | 3 | 2 | 10 |
Матрица | |||||||
(1,0,0)п | (φ, 1, φ-1)п | (0,1,0)п | (φ, 1,0)ось | (1,1,1)ось | (1,0,0)ось |
Аффинный ранг 3
Простым примером аффинной группы является [4,4] () (p4m), может быть задан тремя матрицами отражения, построенными как отражение поперек оси x (y = 0), диагональ (x = y) и аффинное отражение поперек линии (x = 1). [4,4]+ () (p4) порождается S0,1 S1,2, а S0,2. [4+,4+] () (pgg) порождается двукратным вращением S0,2 и трансотражение V0,1,2. [4+,4] () (p4g) порождается S0,1 и R3. Группа [(4,4,2+)] () (cmm), порождается двукратным вращением S1,3 и отражение R2.
Размышления | Вращения | Rotoreflection | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | S0,1 | S1,2 | S0,2 | V0,1,2 |
Группа | |||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 4 | 2 | ∞ | |
Матрица |
4 место
Гипероктаэдрическая или гексадекахорическая симметрия
Неприводимая 4-мерная конечная рефлексивная группа - это гипероктаэдрическая группа (или гексадекахорическая группа (для 16 ячеек ), B4= [4,3,3], порядок 384, . Матрицы генераторов отражения R0, Р1, Р2, Р3. р02= R12= R22= R32= (R0× R1)4= (R1× R2)3= (R2× R3)3= (R0× R2)2= (R1× R3)2= (R0× R3)2= Личность.
Киральная гипероктаэдрическая симметрия, [4,3,3]+, () порождается 3 из 6 поворотов: S0,1, S1,2, S2,3, S0,2, S1,3, а S0,3. Гиперпиритоэдрическая симметрия [4,(3,3)+], () порождается отражением R0 и вращения S1,2 и S2,3. 8-кратный двойное вращение порождается W0,1,2,3, произведение всех 4-х отражений.
Размышления | Вращения | Rotoreflection | Двойное вращение | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | р3 | S0,1 | S1,2 | S2,3 | S0,2 | S1,3 | S0,3 | V1,2,3 | V0,1,3 | V0,1,2 | V0,2,3 | W0,1,2,3 |
Группа | |||||||||||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 3 | 2 | 4 | 6 | 8 | |||||
Матрица | |||||||||||||||
(0,0,0,1)п | (0,0,1,-1)п | (0,1,-1,0)п | (1,-1,0,0)п |
Симметрия гипероктаэдрической подгруппы D4
Полугруппой гипероктаэдральной группы является D4, [3,31,1], , порядок 192. Он разделяет 3 генератора с группой гипероктаэдра, но имеет две копии соседнего генератора, один отраженный поперек удаленного зеркала.
Размышления | ||||
---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | р3 |
Группа | ||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 2 |
Матрица | ||||
(1,-1,0,0)п | (0,1,-1,0)п | (0,0,1,-1)п | (0,0,1,1)п |
Icositetrachoric symmetry
A irreducible 4-dimensional finite reflective group is Icositetrachoric group (за 24-элементный ), F4=[3,4,3], order 1152, . The reflection generators matrices are R0, Р1, Р2, Р3. р02=R12=R22=R32=(R0×R1)3=(R1×R2)4=(R2×R3)3=(R0×R2)2=(R1×R3)2=(R0×R3)2=Identity.
Chiral icositetrachoric symmetry, [3,4,3]+, () is generated by 3 of 6 rotations: S0,1, S1,2, S2,3, S0,2, S1,3, and S0,3. Ionic diminished [3,4,3+] group, () is generated by reflection R0 and rotations S1,2 и S2,3. A 12-fold double rotation is generated by W0,1,2,3, the product of all 4 reflections.
Размышления | Вращения | Rotoreflection | Double rotation | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | р3 | S0,1 | S1,2 | S2,3 | S0,2 | S1,3 | S0,3 | V1,2,3 | V0,1,3 | V0,1,2 | V0,2,3 | W0,1,2,3 |
Группа | |||||||||||||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 4 | 3 | 2 | 6 | 12 | |||||
Матрица | |||||||||||||||
(-1,-1,-1,-1)п | (0,0,1,0)п | (0,1,-1,0)п | (1,-1,0,0)п |
Hypericosahedral symmetry
The hyper-icosahedral symmetry, [5,3,3], order 14400, . The reflection generators matrices are R0, Р1, Р2, Р3. р02=R12=R22=R32=(R0×R1)5=(R1×R2)3=(R2×R3)3=(R0×R2)2=(R0×R3)2=(R1×R3)2=Identity. [5,3,3]+ () is generated by 3 rotations: S0,1 = R0×R1, S1,2 = R1×R2, S2,3 = R2×R3, так далее.
Размышления | ||||
---|---|---|---|---|
Имя | р0 | р1 | р2 | р3 |
Группа | ||||
Заказ | 2 | 2 | 2 | 2 |
Матрица | ||||
(1,0,0,0)п | (φ,1,φ-1,0)п | (0,1,0,0)п | (0,-1,φ,1-φ)п |
Rank one groups
В одном измерении bilateral group [ ] represents a single mirror symmetry, abstract Dih1 или же Z2, symmetry порядок 2. It is represented as a Диаграмма Кокстера – Дынкина with a single node, . В identity group is the direct subgroup [ ]+, Z1, symmetry order 1. The + superscript simply implies that alternate mirror reflections are ignored, leaving the identity group in this simplest case. Coxeter used a single open node to represent an alternation, .
Группа | Обозначение Кокстера | Диаграмма Кокстера | Заказ | Описание |
---|---|---|---|---|
C1 | [ ]+ | 1 | Личность | |
D1 | [ ] | 2 | Группа отражения |
Rank two groups
В двух измерениях прямоугольный группа [2], abstract D12 или же D2, also can be represented as a прямой продукт [ ]×[ ], being the product of two bilateral groups, represents two orthogonal mirrors, with Coxeter diagram, , с порядок 4. 2 in [2] comes from linearization of the orthogonal subgraphs in the Coxeter diagram, as with explicit branch order 2. The rhombic group, [2]+ ( или же ), half of the rectangular group, the point reflection symmetry, Z2, order 2.
Coxeter notation to allow a 1 place-holder for lower rank groups, so [1] is the same as [ ], and [1+] or [1]+ is the same as [ ]+ and Coxeter diagram .
В full p-gonal group [p], abstract группа диэдра Dп, (неабелевский for p>2), of порядок 2п, is generated by two mirrors at angle π/п, represented by Coxeter diagram . В p-gonal subgroup [p]+, циклическая группа Zп, порядка п, generated by a rotation angle of π/п.
Coxeter notation uses double-bracking to represent an автоморфный удвоение of symmetry by adding a bisecting mirror to the fundamental domain. For example, [[p]] adds a bisecting mirror to [p], and is isomorphic to [2p].
In the limit, going down to one dimensions, the полный apeirogonal группа is obtained when the angle goes to zero, so [∞], abstractly the бесконечная диэдральная группа D∞, represents two parallel mirrors and has a Coxeter diagram . В apeirogonal group [∞]+, , abstractly the infinite циклическая группа Z∞, изоморфный к аддитивная группа из целые числа, is generated by a single nonzero translation.
In the hyperbolic plane, there is a полный pseudogonal группа [iπ / λ], and pseudogonal subgroup [iπ / λ]+, . These groups exist in regular infinite-sided polygons, with edge length λ. The mirrors are all orthogonal to a single line.
Example rank 2 finite and hyperbolic symmetries | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Тип | Конечный | Affine | Гиперболический | ||||||||
Геометрия | ... | ||||||||||
Coxeter | [ ] | = [2]=[ ]×[ ] | [3] | [4] | [п] | [∞] | [∞] | [iπ/λ] | |||
Заказ | 2 | 4 | 6 | 8 | 2п | ∞ | |||||
Mirror lines are colored to correspond to Coxeter diagram nodes. Fundamental domains are alternately colored. | |||||||||||
Четное изображений (непосредственный) | ... | ||||||||||
Странный изображений (перевернутый) | |||||||||||
Coxeter | [ ]+ | [2]+ | [3]+ | [4]+ | [п]+ | [∞]+ | [∞]+ | [iπ/λ]+ | |||
Заказ | 1 | 2 | 3 | 4 | п | ∞ | |||||
Cyclic subgroups represent alternate reflections, all even (direct) images. |
Группа | Intl | Орбифолд | Coxeter | Диаграмма Кокстера | Заказ | Описание |
---|---|---|---|---|---|---|
Конечный | ||||||
Zп | п | п • | [n]+ | п | Циклический: п-кратные вращения. Абстрактная группа Zп, группа целых чисел при сложении по модулю п. | |
Dп | пм | * п • | [n] | 2п | Двугранный: циклический с отражениями. Абстрактная группа Dihп, то группа диэдра. | |
Affine | ||||||
Z∞ | ∞ | ∞• | [∞]+ | ∞ | Циклический: apeirogonal group. Абстрактная группа Z∞, the group of integers under addition. | |
Dih∞ | ∞m | *∞• | [∞] | ∞ | Dihedral: parallel reflections. Абстрактный бесконечная диэдральная группа Dih∞. | |
Гиперболический | ||||||
Z∞ | [πi/λ]+ | ∞ | pseudogonal group | |||
Dih∞ | [πi/λ] | ∞ | full pseudogonal group |
Rank three groups
Point groups in 3 dimensions can be expressed in bracket notation related to the rank 3 Coxeter groups:
Finite groups of isometries in 3-space[2] | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Rotation groups | Extended groups | ||||||||||
Имя | скобка | Сфера | Sch | Абстрактный | Заказ | Имя | скобка | Сфера | Sch | Абстрактный | Заказ |
Личность | [ ]+ | 11 | C1 | Z1 | 1 | Двусторонний | [1,1] = [ ] | * | D1 | D1 | 2 |
Центральная | [2+,2+] | × | Cя | 2×Z1 | 2 | ||||||
Acrorhombic | [1,2]+ = [2]+ | 22 | C2 | Z2 | 2 | Acrorectangular | [1,2] = [2] | *22 | C2v | D2 | 4 |
Gyrorhombic | [2+,4+] | 2× | S4 | Z4 | 4 | ||||||
Орторомбический | [2,2+] | 2* | D1д | D1×Z2 | 4 | ||||||
Pararhombic | [2,2]+ | 222 | D2 | D2 | 4 | Gyrorectangular | [2+,4] | 2*2 | D2d | D4 | 8 |
Orthorectangular | [2,2] | *222 | D2ч | D1× D2 | 8 | ||||||
Acro-п-гональный | [1,п]+ = [п]+ | pp | Cп | Zп | п | Full acro-п-гональный | [1,п] = [п] | *pp | Cпv | Dп | 2п |
Гиро-п-гональный | [2+,2п+] | п× | S2п | Z2п | 2п | ||||||
Орто-п-гональный | [2,п+] | п* | Cпчас | D1×Zп | 2п | ||||||
Пара-п-гональный | [2,p]+ | п22 | Dп | Dп | 2п | Full gyro-п-гональный | [2+,2п] | 2*п | Dпd | D2п | 4п |
Full ortho-п-гональный | [2,п] | *п22 | Dпчас | D1× Dп | 4п | ||||||
Тетраэдр | [3,3]+ | 332 | Т | А4 | 12 | Full tetrahedral | [3,3] | *332 | Тd | S4 | 24 |
Pyritohedral | [3+,4] | 3*2 | Тчас | 2×A4 | 24 | ||||||
Восьмигранный | [3,4]+ | 432 | О | S4 | 24 | Full octahedral | [3,4] | *432 | Очас | 2×S4 | 48 |
Икосаэдр | [3,5]+ | 532 | я | А5 | 60 | Full icosahedral | [3,5] | *532 | ячас | 2×A5 | 120 |
В трех измерениях full orthorhombic group или же orthorectangular [2,2], abstractly D2×D2, порядок 8, represents three orthogonal mirrors, (also represented by Coxeter diagram as three separate dots ). It can also can be represented as a прямой продукт [ ]×[ ]×[ ], but the [2,2] expression allows subgroups to be defined:
First there is a "semidirect" subgroup, the orthorhombic group, [2,2+] ( или же ), abstractly D1×Z2=Z2×Z2, of order 4. When the + superscript is given inside of the brackets, it means reflections generated only from the adjacent mirrors (as defined by the Coxeter diagram, ) are alternated. In general, the branch orders neighboring the + node must be even. In this case [2,2+] and [2+,2] represent two isomorphic subgroups that are geometrically distinct. The other subgroups are the pararhombic group [2,2]+ ( или же ), also order 4, and finally the central group [2+,2+] ( или же ) of order 2.
Далее идет full ortho-п-gonal group, [2,p] (), abstractly D1×Dп=Z2×Dп, of order 4p, representing two mirrors at a двугранный угол π /п, and both are orthogonal to a third mirror. It is also represented by Coxeter diagram as .
The direct subgroup is called the para-п-gonal group, [2,p]+ ( или же ), abstractly Dп, of order 2p, and another subgroup is [2,p+] () abstractly D1×Zп, also of order 2p.
В full gyro-p-gonal group, [2+,2п] ( или же ), abstractly D2п, of order 4п. The gyro-п-gonal group, [2+,2p+] ( или же ), abstractly Z2п, of order 2п is a subgroup of both [2+,2п] and [2,2п+].
В многогранные группы are based on the symmetry of платоновые тела: the тетраэдр, октаэдр, куб, икосаэдр, и додекаэдр, с Символы Шлефли {3,3}, {3,4}, {4,3}, {3,5}, and {5,3} respectively. The Coxeter groups for these are: [3,3] (), [3,4] (), [3,5] () called full тетраэдрическая симметрия, октаэдрическая симметрия, и икосаэдрическая симметрия, with orders of 24, 48, and 120.
In all these symmetries, alternate reflections can be removed producing the rotational tetrahedral [3,3]+(), octahedral [3,4]+ (), and icosahedral [3,5]+ () groups of order 12, 24, and 60. The octahedral group also has a unique index 2 subgroup called the пиритоэдрическая симметрия group, [3+,4] ( или же ), of order 12, with a mixture of rotational and reflectional symmetry. Pyritohedral symmetry is also an index 5 subgroup of icosahedral symmetry: --> , with virtual mirror 1 через 0, {010}, and 3-fold rotation {12}.
The tetrahedral group, [3,3] (), has a doubling [[3,3]] (which can be represented by colored nodes ), mapping the first and last mirrors onto each other, and this produces the [3,4] ( или же ) группа. The subgroup [3,4,1+] ( или же ) is the same as [3,3], and [3+,4,1+] ( или же ) is the same as [3,3]+.
Example rank 3 finite Coxeter groups subgroup trees | |
---|---|
Тетраэдрическая симметрия | Октаэдрическая симметрия |
Икосаэдрическая симметрия | |
Finite (группы точек в трех измерениях ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Affine
In the Euclidean plane there's 3 fundamental reflective groups generated by 3 mirrors, represented by Coxeter diagrams , , и , and are given Coxeter notation as [4,4], [6,3], and [(3,3,3)]. The parentheses of the last group imply the diagram cycle, and also has a shorthand notation [3[3]].
[[4,4]] as a doubling of the [4,4] group produced the same symmetry rotated π/4 from the original set of mirrors.
Direct subgroups of rotational symmetry are: [4,4]+, [6,3]+, and [(3,3,3)]+. [4+,4] and [6,3+] are semidirect subgroups.
|
|
Given in Coxeter notation (орбифолдная запись ), some low index affine subgroups are:
Reflective группа | Reflective подгруппа | Смешанный подгруппа | Вращение подгруппа | Неправильное вращение / перевод | Коммутатор подгруппа |
---|---|---|---|---|---|
[4,4], (*442) | [1+,4,4], (*442) [4,1+,4], (*2222) [1+,4,4,1+], (*2222) | [4+,4], (4*2) [(4,4,2+)], (2*22) [1+,4,1+,4], (2*22) | [4,4]+, (442) [1+,4,4+], (442) [1+,4,1+4,1+], (2222) | [4+,4+], (22×) | [4+,4+]+, (2222) |
[6,3], (*632) | [1+,6,3] = [3[3]], (*333) | [3+,6], (3*3) | [6,3]+, (632) [1+,6,3+], (333) | [1+,6,3+], (333) |
Rank four groups
Отношения подгруппы |
Point groups
Rank four groups defined the 4-dimensional точечные группы:
Конечные группы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
|
Подгруппы
1D-4D reflective point groups and subgroups | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Заказ | Отражение | Semidirect подгруппы | Прямой подгруппы | Коммутатор подгруппа | |||||||
2 | [ ] | [ ]+ | [ ]+1 | [ ]+ | |||||||
4 | [2] | [2]+ | [2]+2 | ||||||||
8 | [2,2] | [2+,2] | [2+,2+] | [2,2]+ | [2,2]+3 | ||||||
16 | [2,2,2] | [2+,2,2] [(2,2)+,2] | [2+,2+,2] [(2,2)+,2+] [2+,2+,2+] | [2,2,2]+ [2+,2,2+] | [2,2,2]+4 | ||||||
[21,1,1] | [(2+)1,1,1] | ||||||||||
2n | [n] | [n]+ | [n]+1 | [n]+ | |||||||
4n | [2n] | [2n]+ | [2n]+2 | ||||||||
4n | [2, n] | [2, n+] | [2, n]+ | [2, n]+2 | |||||||
8n | [2,2n] | [2+, 2н] | [2+, 2н+] | [2,2n]+ | [2,2n]+3 | ||||||
8n | [2,2,n] | [2+,2,n] [2,2,n+] | [2+,(2,n)+] | [2,2,n]+ [2+,2,n+] | [2,2,n]+3 | ||||||
16n | [2,2,2n] | [2,2+, 2н] | [2+,2+, 2н] [2,2+, 2н+] [(2,2)+, 2н+] [2+,2+, 2н+] | [2,2,2n]+ [2+,2n,2+] | [2,2,2n]+4 | ||||||
[2,2n,2] | [2+, 2н+,2+] | ||||||||||
[2n,21,1] | [2n+,(2+)1,1] | ||||||||||
24 | [3,3] | [3,3]+ | [3,3]+1 | [3,3]+ | |||||||
48 | [3,3,2] | [(3,3)+,2] | [3,3,2]+ | [3,3,2]+2 | |||||||
48 | [4,3] | [4,3+] | [4,3]+ | [4,3]+2 | |||||||
96 | [4,3,2] | [(4,3)+,2] [4,(3,2)+] | [4,3,2]+ | [4,3,2]+3 | |||||||
[3,4,2] | [3,4,2+] [3+,4,2] | [(3,4)+,2+] | [3+,4,2+] | ||||||||
120 | [5,3] | [5,3]+ | [5,3]+1 | [5,3]+ | |||||||
240 | [5,3,2] | [(5,3)+,2] | [5,3,2]+ | [5,3,2]+2 | |||||||
4pq | [p, 2, q] | [п+,2,q] | [p, 2, q]+ [п+,2,q+] | [p, 2, q]+2 | [п+,2,q+] | ||||||
8пк | [2p,2,q] | [2p,(2,q)+] | [2p+,(2,q)+] | [2p,2,q]+ | [2p,2,q]+3 | ||||||
16пк | [2p,2,2q] | [2p,2+,2q] | [2p+,2+,2q] [2p+,2+,2q+] [(2p,(2,2q)+,2+)] | - | [2p,2,2q]+ | [2p,2,2q]+4 | |||||
120 | [3,3,3] | [3,3,3]+ | [3,3,3]+1 | [3,3,3]+ | |||||||
192 | [31,1,1] | [31,1,1]+ | [31,1,1]+1 | [31,1,1]+ | |||||||
384 | [4,3,3] | [4,(3,3)+] | [4,3,3]+ | [4,3,3]+2 | |||||||
1152 | [3,4,3] | [3+,4,3] | [3,4,3]+ [3+,4,3+] | [3,4,3]+2 | [3+,4,3+] | ||||||
14400 | [5,3,3] | [5,3,3]+ | [5,3,3]+1 | [5,3,3]+ |
Космические группы
Космические группы | ||
---|---|---|
Affine isomorphism and correspondences | 8 cubic space groups as extended symmetry from [3[4]], with square Coxeter diagrams and reflective fundamental domains | 35 cubic space groups in International, Fibrifold notation, and Coxeter notation |
Rank four groups as 3-dimensional космические группы | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|
|
Line groups
Rank four groups also defined the 3-dimensional line groups:
Semiaffine (3D) groups | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Группа точек | Line group | ||||||||||
Hermann-Mauguin | Schönflies | Hermann-Mauguin | Offset type | Обои на стену | Coxeter [∞час,2,pv] | ||||||
Четное п | Странный п | Четное п | Странный п | IUC | Орбифолд | Диаграмма | |||||
п | Cп | ппq | Helical: q | p1 | о | [∞+,2,n+] | |||||
2п | п | S2п | п2п | пп | Никто | p11g, pg(h) | ×× | [(∞,2)+, 2н+] | |||
п/ м | 2п | Cпчас | пп/ м | п2п | Никто | p11m, pm(h) | ** | [∞+,2,n] | |||
2п/ м | C2пчас | P2пп/ м | Зигзаг | c11m, cm(h) | *× | [∞+,2+, 2н] | |||||
пмм | пм | Cпv | ппмм | ппм | Никто | p1m1, pm(v) | ** | [∞,2,n+] | |||
ппcc | ппc | Planar reflection | p1g1, pg(v) | ×× | [∞+,(2,n)+] | ||||||
2пмм | C2пv | P2ппMC | Зигзаг | c1m1, cm(v) | *× | [∞,2+, 2н+] | |||||
п22 | п2 | Dп | ппq22 | ппq2 | Helical: q | p2 | 2222 | [∞,2,n]+ | |||
2п2м | пм | Dпd | п2п2м | ппм | Никто | p2mg, pmg(h) | 22* | [(∞,2)+, 2н] | |||
п2п2c | ппc | Planar reflection | p2gg, pgg | 22× | [+(∞,(2),2n)+] | ||||||
п/mmm | 2п2м | Dпчас | пп/mmm | п2п2м | Никто | p2mm, pmm | *2222 | [∞,2,n] | |||
пп/ mcc | п2п2c | Planar reflection | p2mg, pmg(v) | 22* | [∞,(2,n)+] | ||||||
2п/mmm | D2пчас | P2пп/mcm | Зигзаг | c2mm, cmm | 2*22 | [∞,2+, 2н] |
Duoprismatic group
Extended duoprismatic symmetry |
---|
Extended duoprismatic groups, [p]×[p] or [p,2,p] or , expressed in relation to its тетрагональный дисфеноид fundamental domain symmetry. |
Rank four groups defined the 4-dimensional duoprismatic groups. In the limit as p and q go to infinity, they degenerate into 2 dimensions and the wallpaper groups.
Duoprismatic groups (4D) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Обои на стену | Coxeter [p, 2, q] | Coxeter [[p, 2, p]] | Обои на стену | ||||||||
IUC | Орбифолд | Диаграмма | IUC | Орбифолд | Диаграмма | ||||||
p1 | о | [п+,2,q+] | [[p+,2,p+]] | p1 | о | ||||||
pg | ×× | [(p,2)+,2q+] | - | ||||||||
вечера | ** | [п+,2,q] | - | ||||||||
см | *× | [2p+,2+,2q] | - | ||||||||
p2 | 2222 | [p, 2, q]+ | [[p, 2, p]]+ | p4 | 442 | ||||||
pmg | 22* | [(p,2)+,2q] | - | ||||||||
pgg | 22× | [+(2p,(2),2q)+] | [[+(2p,(2),2p)+]] | cmm | 2*22 | ||||||
pmm | *2222 | [p, 2, q] | [[p, 2, p]] | p4m | *442 | ||||||
cmm | 2*22 | [2p,2+,2q] | [[2p,2+,2p]] | p4g | 4*2 |
Группы обоев
Rank four groups also defined some of the 2-dimensional группы обоев, as limiting cases of the four-dimensional duoprism groups:
Affine (2D plane) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
Subgroups of [∞,2,∞], (*2222) can be expressed down to its index 16 commutator subgroup:
Subgroups of [∞,2,∞] | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Reflective группа | Reflective подгруппа | Смешанный подгруппа | Вращение подгруппа | Неправильное вращение / перевод | Коммутатор подгруппа | ||||||
[∞,2,∞], (*2222) | [1+,∞,2,∞], (*2222) | [∞+,2,∞], (**) | [∞,2,∞]+, (2222) | [∞,2+,∞]+, (°) [∞+,2+,∞+], (°) [∞+,2,∞+], (°) [∞+,2+,∞], (*×) [(∞,2)+,∞+], (××) [+(∞,(2),∞)+], (22×) | [(∞+,2+,∞+,2+)], (°) | ||||||
[∞,2+,∞], (2*22) [(∞,2)+,∞], (22*) |
Complex reflections
Coxeter notation has been extended to Complex space, Сп where nodes are unitary reflections of period greater than 2. Узлы помечаются индексом, который считается равным 2 для обычного реального отражения, если оно подавлено. Сложные группы отражений называются Группы шепардов скорее, чем Группы Кокстера, и может использоваться для построения сложные многогранники.
В , группа пастухов 1 ранга , порядок п, представлен как п[], []п или же ]п[. Он имеет один генератор, представляющий 2π/п радиан вращения в Комплексная плоскость: .
Кокстер пишет сложную группу ранга 2, п[q]р представляет Диаграмма Кокстера . В п и р следует подавлять, только если оба равны 2, что является реальным случаем [q]. Порядок группы 2 ранга п[q]р является .[9]
Решения ранга 2, которые генерируют сложные многоугольники: п[4]2 (п это 2,3,4, ...), 3[3]3, 3[6]2, 3[4]3, 4[3]4, 3[8]2, 4[6]2, 4[4]3, 3[5]3, 5[3]5, 3[10]2, 5[6]2, и 5[4]3 с диаграммами Кокстера , , , , , , , , , , , , .
Бесконечные группы 3[12]2, 4[8]2, 6[6]2, 3[6]3, 6[4]3, 4[4]4, и 6[3]6 или же , , , , , , .
Подгруппы индекса 2 существуют за счет удаления реального отражения: п[2q]2 → п[q]п. Также индекс р подгруппы существуют для 4 филиалов: п[4]р → п[р]п.
Для бесконечной семьи п[4]2, для любого п = 2, 3, 4, ..., есть две подгруппы: п[4]2 → [п], индекс п, в то время как и п[4]2 → п[]×п[], индекс 2.
Примечания
- ^ Джонсон (2018), 11,6 Подгруппы и расширения, p 255, деление подгрупп пополам
- ^ а б Johnson (2018), стр. 231-236, и стр. 245 Таблица 11.4. Конечные группы изометрий в трехмерном пространстве
- ^ Джонсон (2018), 11,6 Подгруппы и расширения, p 259, радикальная подгруппа
- ^ Джонсон (2018), 11,6 Подгруппы и расширения, p 258, трионные подгруппы
- ^ Conway, 2003, стр.46, таблица 4.2. Хиральные группы II.
- ^ Кокстер и Мозер, 1980, раздел 9.5 Коммутаторная подгруппа, стр. 124–126
- ^ Джонсон, Норман У .; Вайс, Азия Ивич (1999). «Кватернионные модульные группы». Линейная алгебра и ее приложения. 295 (1–3): 159–189. Дои:10.1016 / S0024-3795 (99) 00107-X.
- ^ Кристаллографические пространственные группы в геометрической алгебре, Д. Хестенес и Дж. Холт, Журнал математической физики. 48, 023514 (2007) (22 стр.) PDF [1]
- ^ Кокстер, Регулярные комплексные многогранники, 9.7. Отражения подгрупп с двумя образующими. стр. 178–179
Рекомендации
- H.S.M. Coxeter:
- Калейдоскопы: Избранные произведения Х.С.М. Coxeter, отредактированный Ф. Артуром Шерком, Питером Макмалленом, Энтони С. Томпсоном, Азией Ивичем Вайс, публикацией Wiley-Interscience, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [2]
- (Документ 22) Кокстер, H.S.M. (1940), «Правильные и полурегулярные многогранники I», Математика. Z., 46: 380–407, Дои:10.1007 / bf01181449
- (Документ 23) Кокстер, H.S.M. (1985), "Правильные и полурегулярные многогранники II", Математика. Z., 188 (4): 559–591, Дои:10.1007 / bf01161657
- (Документ 24) Кокстер, H.S.M. (1988), "Правильные и полурегулярные многогранники III", Математика. Z., 200: 3–45, Дои:10.1007 / bf01161745
- Калейдоскопы: Избранные произведения Х.С.М. Coxeter, отредактированный Ф. Артуром Шерком, Питером Макмалленом, Энтони С. Томпсоном, Азией Ивичем Вайс, публикацией Wiley-Interscience, 1995, ISBN 978-0-471-01003-6 [2]
- Coxeter, H. S. M .; Мозер, В. О. Дж. (1980). Генераторы и отношения для дискретных групп. Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN 0-387-09212-9.
- Норман Джонсон Равномерные многогранники, Рукопись (1991)
- N.W. Джонсон: Теория однородных многогранников и сот, Кандидат наук. (1966)
- Норман У. Джонсон и Азия Ивич Вайс Квадратичные целые числа и группы Кокстера PDF Может. J. Math. Vol. 51 (6), 1999, стр. 1307–1336
- Н. В. Джонсон: Геометрии и преобразования, (2018) ISBN 978-1-107-10340-5 Глава 11: Конечные группы симметрии [3]
- Конвей, Джон Хортон; Дельгадо Фридрихс, Олаф; Huson, Daniel H .; Терстон, Уильям П. (2001), «О трехмерных космических группах», Beiträge zur Algebra und Geometrie, 42 (2): 475–507, ISSN 0138-4821, МИСТЕР 1865535
- Джон Х. Конвей и Дерек А. Смит, О кватернионах и октонионах, 2003, ISBN 978-1-56881-134-5
- Симметрии вещей 2008, Джон Х. Конвей, Хайди Берджел, Хаим Гудман-Штрасс, ISBN 978-1-56881-220-5 Глава 22 35 основных космических групп, гл.25 184 составные космические группы, гл.26 Еще выше, 4D точечные группы