आदर्श बहुफलक

त्रि-आयामी अतिपरवलयिक ज्यामिति में, आदर्श बहुफलक एक उत्तल बहुफलक होता है जिसके सभी शीर्ष (ज्यामिति) आदर्श बिंदु होते हैं, आंतरिक से त्रि-आयामी अतिपरवलयिक स्थान के बजाय अनंत पर बिंदु होते हैं। इसे आदर्श बिंदुओं के परिमित समुच्चय के उत्तल पतवार के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। एक आदर्श बहुतल में इसके फलक (ज्यामिति) के रूप में आदर्श बहुभुज होते हैं, जो अतिशयोक्तिपूर्ण स्थान की रेखाओं के साथ मिलते हैं।

निष्काम ठोस और आर्किमिडीयन ठोस उनके अधिक परिचित यूक्लिडीय संस्करणों के समान सांयोगिक संरचना के साथ आदर्श संस्करण हैं। कई समान अतिपरवलीय मधुकोश अतिपरवलीय स्थल को इन आकृतियों की कोशिकाओं में विभाजित करते हैं, बहुत कुछ यूक्लिडीय स्थल के घन में प्रचलित विभाजन की तरह। हालांकि, सभी बहुकोणीय आकृति को आदर्श बहुकोणीय आकृति के रूप में प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है - एक बहुतल केवल तभी आदर्श हो सकता है जब इसे यूक्लिडीय ज्यामिति में एक परिचालित क्षेत्र पर इसके सभी शीर्षों के साथ प्रदर्शित किया जाए। रैखिक क्रमादेशन का उपयोग करके, बहुपद समय में यह परीक्षण करना संभव है कि दिए गए बहुतल का एक आदर्श संस्करण है या नहीं।

प्रत्येक दो आदर्श बहुकोणीय आकृति में समान संख्या में समान सतह क्षेत्र होते हैं, और लोबचेव्स्की कार्य का उपयोग करके एक आदर्श बहुतल की मात्रा की गणना करना संभव है। एक आदर्श बहुतल की सतह एक अतिशयोक्तिपूर्ण विविध बनाती है, जो एक विद्ध वृत्त के समान है, और इस तरह के विविध एक अद्वितीय आदर्श बहुतल की सतह बनाते हैं।

उदाहरण और प्रति उदाहरण
जब भी बिंदु एक ही समतल पर नहीं होते हैं, एक आदर्श बहुतल को अतिपरवलयिक स्थान पर आदर्श बिंदुओं के परिमित समुच्चय के उत्तल पतवार के रूप में बनाया जा सकता है । परिणामी आकृति उन सभी बंद अर्ध-स्थानों का प्रतिच्छेदन है, जिनमें दिए गए आदर्श बिंदु सीमा बिंदुओं के रूप में हैं। वैकल्पिक रूप से, किसी भी यूक्लिडीय उत्तल बहुतल जिसमें एक परिचालित क्षेत्र है, उसको अतिशयोक्तिपूर्ण स्थल के लिए क्लेन मॉडल के रूप में गोले के अंतस्थ की व्याख्या करके एक आदर्श बहुतल के रूप में पुनर्व्याख्या की जा सकती है। क्लेन मॉडल में, वृत्त से घिरा प्रत्येक यूक्लिडीय बहुतल एक अतिशयोक्तिपूर्ण बहुतल का प्रतिनिधित्व करता है, और प्रत्येक यूक्लिडीय बहुतल, जिसके कोने वृत्त पर होते हैं, एक आदर्श अतिपरवलीय बहुतल का प्रतिनिधित्व करता है।

प्रत्येक तुल्यकोणी उत्तल बहुतल (प्रत्येक शीर्ष को हर दूसरे शीर्ष पर ले जाने वाली समरूपता के साथ) को एक आदर्श बहुतल के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है, जो इसकी समरूपता का सम्मान करता है, क्योंकि इसमें बहुतल के समरूपता के केंद्र में केंद्रित गोलाकार क्षेत्र होता है। विशेष रूप से, इसका तात्पर्य है कि निष्काम ठोस और आर्किमिडीयन ठोस सभी के आदर्श रूप हैं। हालांकि, बहुकोणीय आकृति का एक और अत्यधिक सममित वर्ग, कैटलन ठोस, सभी के आदर्श रूप नहीं हैं। आर्किमिडीयन ठोसों के लिए कैटलन ठोस दोहरे बहुकोणीय आकृति हैं, और किसी भी पहलू को किसी अन्य पहलू पर ले जाने वाली समरूपता है। कैटलन ठोस जो आदर्श नहीं हो सकते हैं उनमें विषमलंबाक्ष द्वादशफलक और त्रिकिस चतुष्फलक सम्मिलित हैं।

ट्राईकिस चतुष्फलक से ऊर्ध्वाधर के कुछ त्रिपक्षीय को हटाने से शेष ऊर्ध्वाधर कई आनुषंगिक घटक में अलग हो जाते हैं। जब ऐसा कोई तीन- कोणबिंदु पृथक्करण मौजूद नहीं होता है, तो एक बहुफलक को 4-आनुषंगिक कहा जाता है। प्रत्येक 4-आनुषंगिक बहुतल का एक आदर्श बहुतल के रूप में प्रतिनिधित्व होता है; उदाहरण के लिए यह टेट्राकिस षट्फलक के लिए सही है, एक और कैटलन ठोस।

रुंडन (ज्यामिति) घन से एक एकल शीर्ष साधारण बहुतल (प्रति शीर्ष तीन किनारों वाला एक) उत्पन्न करता है जिसे एक आदर्श बहुतल के रूप में महसूस नहीं किया जा सकता है: मिकेल के छह वृत्त प्रमेय द्वारा, यदि घन के आठ में से सात कोने आदर्श हैं, आठवां कोणबिंदु भी आदर्श है, और इसलिए इसे छोटा करके बनाए गए कोणबिंदु आदर्श नहीं हो सकते। प्रति शीर्ष चार किनारों वाले बहुकोणीय आकृति भी मौजूद हैं जिन्हें आदर्श बहुकोणीय आकृति के रूप में महसूस नहीं किया जा सकता है। यदि एक प्रसमुच्चयी बहुतल (सभी चेहरों वाले त्रिकोणों के साथ) में चार और छह (सम्मिलित) के बीच सभी शीर्ष् घात हैं, तो इसका एक आदर्श प्रतिनिधित्व है, लेकिन त्रिकिस चतुष्फलक प्रसमुच्चयी और गैर-आदर्श है, और ऊपर 4-नियमित गैर-आदर्श उदाहरणों से पता चलता है कि गैर-प्रसमुच्चयी बहुकोणीय आकृति के लिए, इस सीमा में सभी घात होने से आदर्श प्राप्ति की प्रत्याभुति नहीं होती है।

माप
प्रत्येक आदर्श बहुफलक के साथ $$n$$ कोने में एक सतह होती है जिसे उप-विभाजित किया जा सकता है $$2n-4$$ आदर्श त्रिकोण, प्रत्येक क्षेत्र के साथ $$\pi$$. इसलिए, सतह क्षेत्र बिल्कुल है $$(2n-4)\pi$$.

एक आदर्श बहुफलक में, सभी फलक कोण और शीर्ष पर सभी ठोस कोण शून्य होते हैं। हालांकि, एक आदर्श बहुतल के किनारों पर डायहेड्रल कोण गैर-शून्य हैं। प्रत्येक शीर्ष पर, डायहेड्रल कोणों के पूरक कोण उस शीर्ष पर आपतित होते हैं जो बिल्कुल बराबर होते हैं $$2\pi$$. इस तथ्य का उपयोग एक नियमित या आइसोटॉक्सल आंकड़ा के लिए खुद डायहेड्रल कोणों की गणना करने के लिए किया जा सकता है। किनारा-सममित आदर्श बहुतल (जिसमें ये सभी कोण समान हैं), यह गणना करके कि प्रत्येक शीर्ष पर कितने किनारे मिलते हैं: एक आदर्श नियमित चतुष्फलक, घन या डोडेकाहेड्रॉन, प्रति शीर्ष तीन किनारों के साथ, डायहेड्रल कोण हैं $$60^\circ=\pi/3=\pi(1-\tfrac{2}{3})$$, एक आदर्श नियमित ऑक्टाहेड्रॉन या cuboctahedron, चार किनारों के प्रति शीर्ष के साथ, डायहेड्रल कोण हैं $$90^\circ=\pi/2=\pi(1-\tfrac{2}{4})$$, और एक आदर्श नियमित आईकोसाहेड्रॉन, प्रति शीर्ष पांच किनारों के साथ, डायहेड्रल कोण हैं $$108^\circ=3\pi/5=\pi(1-\tfrac{2}{5})$$. एक आदर्श चतुर्पाश्वीय का आयतन क्लॉसन समारोह या इसके डायहेड्रल कोणों के लोबचेवस्की फ़ंक्शन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, और एक मनमाना आदर्श बहुतल का आयतन तब इसे टेट्राहेड्रा में विभाजित करके और टेट्राहेड्रा के संस्करणों को जोड़ कर पाया जा सकता है। बहुतल का डीएचएन इनवेरिएंट आमतौर पर बहुतल के किनारों की लंबाई और डायहेड्रल कोणों को मिलाकर पाया जाता है, लेकिन एक आदर्श बहुतल के मामले में किनारों की लंबाई अनंत होती है। इस कठिनाई से प्रत्येक शीर्ष पर ट्रंकेशन (ज्यामिति) के लिए राशिफल का उपयोग करके, प्रत्येक किनारे के साथ एक परिमित लंबाई छोड़कर बचा जा सकता है। परिणामी आकृति अपने आप में एक बहुतल नहीं है क्योंकि काटे गए चेहरे सपाट नहीं होते हैं, लेकिन इसके किनारे की लंबाई सीमित होती है, और इसके डीएचएन इनवेरिएंट की गणना सामान्य तरीके से की जा सकती है, नए किनारों की अनदेखी करते हुए जहां काटे गए चेहरे बहुतल के मूल चेहरों से मिलते हैं. जिस तरह से Dehn invariant को परिभाषित किया गया है, और एक आदर्श बहुतल के एक शीर्ष पर मिलने वाले डायहेड्रल कोणों की बाधाओं के कारण, इस गणना का परिणाम ऊर्ध्वाधरको छोटा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले होरोस्फीयर की पसंद पर निर्भर नहीं करता है।

संयोजन संरचना
जैसा सिद्ध किया गया है, किसी भी आदर्श बहुतल का अधिकतम स्वतंत्र समुच्चय (गैर-निकटवर्ती शीर्षों का सबसे बड़ा संभव उपसमुच्चय) में बहुतल के अधिकतम आधे कोने होने चाहिए। यह ठीक आधा ही हो सकता है जब कोने को दो समान आकार के स्वतंत्र समुच्चयों में विभाजित किया जा सकता है, ताकि बहुतल का ग्राफ एक संतुलित द्विदलीय ग्राफ हो, क्योंकि यह एक आदर्श घन के लिए है। अधिक दृढ़ता से, किसी भी आदर्श बहुतल का ग्राफ ग्राफ क्रूरता है|1-कठिन, जिसका अर्थ है, किसी के लिए भी $$k$$, हटाना $$k$$ ग्राफ़ से शिखर सबसे अधिक निकलते हैं $$k$$ जुड़े घटक। उदाहरण के लिए, समचतुर्भुज द्वादशफलक द्विदलीय है, लेकिन इसके आधे से अधिक शीर्षों के साथ एक स्वतंत्र समुच्चय है, और त्रियाकिस चतुष्फलक के ठीक आधे शीर्षों का एक स्वतंत्र समुच्चय है, लेकिन यह द्विदलीय नहीं है, इसलिए न तो एक आदर्श बहुतल के रूप में महसूस किया जा सकता है।

लक्षण वर्णन और पहचान
सभी उत्तल बहुकोणीय आकृति दहनशील रूप से आदर्श बहुकोणीय आकृति के समकक्ष नहीं हैं। रेने डेसकार्टेस ने अपनी c.1630 पांडुलिपि डी सोलिडोरम एलिमेंटिस में अंकित बहुकोणीय आकृति के ज्यामितीय लक्षण वर्णन का असफल प्रयास किया था। यूक्लिडीयउत्तल बहुकोणीय आकृति की विशेषता वाले स्टीनिट्ज़ के प्रमेय के अनुरूप, आदर्श बहुकोणीय आकृति के संयोजन के लक्षण वर्णन को खोजने का प्रश्न किसके द्वारा उठाया गया था? ; द्वारा एक संख्यात्मक (संयोजन के बजाय) लक्षण वर्णन प्रदान किया गया था. उनका लक्षण वर्णन इस तथ्य पर आधारित है कि एक आदर्श बहुतल के डायहेड्रल कोण, एक आदर्श शीर्ष के लिए घटना, पूरक कोण होना चाहिए जो कि सटीक रूप से योग हो $$2\pi$$, जबकि बहुतल की सतह पर किसी भी जॉर्डन वक्र द्वारा पार किए गए पूरक कोण, जिसके दोनों किनारों पर एक से अधिक शीर्ष हैं, बड़ा होना चाहिए। उदाहरण के लिए, आदर्श घन के लिए, डायहेड्रल कोण हैं $$\pi/3$$ और उनके पूरक हैं $$2\pi/3$$. एक शीर्ष पर तीन पूरक कोणों का योग होता है $$2\pi$$ लेकिन दो विपरीत चेहरों के बीच एक वक्र द्वारा पार किए गए चार कोणों का योग होता है $$8\pi/3 > 2\pi$$, और अन्य वक्र इन कोणों को और भी बड़े योगों के साथ पार करते हैं। दिखाएँ कि एक उत्तल बहुतल एक आदर्श बहुतल के बराबर है अगर और केवल अगर समान गुणों के साथ इसके किनारों पर संख्याएँ निर्दिष्ट करना संभव है: ये संख्याएँ सभी के बीच में हैं $$0$$ तथा $$\pi$$, वे यहां तक ​​पहुंचते हैं $$2\pi$$ प्रत्येक शीर्ष पर, और वे अधिक से अधिक जोड़ते हैं $$2\pi$$ दोहरे ग्राफ के प्रत्येक गैर-चेहरे चक्र पर। जब ऐसा असाइनमेंट मौजूद होता है, तो एक अद्वितीय आदर्श बहुतल होता है, जिसके डायहेड्रल कोण इन संख्याओं के पूरक होते हैं। इस लक्षण वर्णन के परिणामस्वरूप, एक आदर्श बहुतल के रूप में प्राप्ति को एक रेखीय कार्यक्रम के रूप में व्यक्त किया जा सकता है जिसमें घातीय रूप से कई बाधाएं होती हैं (प्रत्येक गैर-चेहरे के चक्र के लिए एक), और दीर्घवृत्त एल्गोरिथम का उपयोग करके बहुपद समय में परीक्षण किया जाता है। द्वारा एक अधिक मिश्रित लक्षण वर्णन प्रदान किया गया था साधारण पॉलीटॉप के विशेष मामले के लिए, बहुकोणीय आकृति केवल तीन चेहरों और तीन किनारों के साथ प्रत्येक (आदर्श) शीर्ष पर मिलते हैं। उनके चरित्र-चित्रण के अनुसार, एक साधारण बहुतल आदर्श या अवर्णनीय है यदि और केवल अगर दो स्थितियों में से एक मिलता है: या तो बहुतल का ग्राफ एक द्विदलीय ग्राफ है और इसका दोहरा ग्राफ k-वर्टेक्स-कनेक्टेड ग्राफ है। 4-कनेक्टेड, या यह 1-सुपरटफ ग्राफ है। इस स्थिति में, 1-सुपरटफ होना ग्राफ की कठोरता का एक प्रकार है; इसका मतलब है कि, हर समुच्चय के लिए $$S$$ ग्राफ के एक से अधिक शीर्षों को हटाना $$S$$ ग्राफ से कई जुड़े हुए घटक निकलते हैं जो कड़ाई से छोटे होते हैं $$|S|$$. इस लक्षण वर्णन के आधार पर उन्हें आदर्श बहुकोणीय आकृति के रूप में सरल बहुकोणीय आकृति की वास्तविकता का परीक्षण करने के लिए एक रैखिक समय दहनशील एल्गोरिदम मिला।

मधुकोश
क्योंकि आदर्श नियमित चतुष्फलक, क्यूब, ऑक्टाहेड्रॉन और डोडेकाहेड्रॉन सभी में डायहेड्रल कोण होते हैं जो पूर्णांक अंश होते हैं $$2\pi$$, वे सभी नियमित मधुकोश (ज्यामिति) बनाते हुए, अतिशयोक्तिपूर्ण स्थान को टाइल कर सकते हैं। इसमें वे यूक्लिडीयनियमित ठोसों से भिन्न होते हैं, जिनमें से केवल घन ही स्थान खाली कर सकता है। आदर्श चतुष्फलक, क्यूब, ऑक्टाहेड्रॉन और डोडेकाहेड्रॉन क्रमशः गण - 6 चतुष्फलकीय मधुकोश, क्रम - 6 घन मधुकोष, क्रम - 4 अष्टफलकीय मधुकोश और क्रम-6 डोडेकाहेड्रल मधुकोश बनाते हैं; यहाँ क्रम प्रत्येक किनारे पर मिलने वाली कोशिकाओं की संख्या को संदर्भित करता है। हालांकि, आदर्श आईकोसाहेड्रॉन उसी तरह से अंतरिक्ष को टाइल नहीं करता है। एपस्टीन-पेननर अपघटन, का निर्माण, किसी भी अतिशयोक्तिपूर्ण 3-कई गुना|कस्पेड अतिपरवलीय 3-मैनिफ़ोल्ड को आदर्श बहुकोणीय आकृति में विघटित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, और इन आदर्श बहुकोणीय आकृति को एक साथ चिपकाने के परिणाम के रूप में कई गुना प्रतिनिधित्व करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। प्रत्येक कई गुना जिसे इस तरह से दर्शाया जा सकता है, में प्रतिनिधित्व की एक सीमित संख्या होती है। कई गुना का सार्वभौमिक आवरण उसी अपघटन को प्राप्त करता है, जो आदर्श बहुकोणीय आकृति का मधुकोश बनाता है। पुच्छल कई गुना के उदाहरण, इस तरह से मधुकोश की ओर अग्रसर होते हैं, स्वाभाविक रूप से अतिशयोक्तिपूर्ण लिंक के गाँठ पूरक के रूप में उत्पन्न होते हैं, जिसमें लिंक के प्रत्येक घटक के लिए एक पुच्छ होता है। उदाहरण के लिए, आकृति-आठ गाँठ का पूरक क्रम-6 टेट्राहेड्रल मधुकोश के साथ इस प्रकार जुड़ा हुआ है, और बोरोमियन बजता है का पूरक उसी तरह से ऑर्डर -4 ऑक्टाहेड्रल हनीकॉम्ब के साथ जुड़ा हुआ है। ये दो मधुकोश, और तीन अन्य आदर्श क्यूबोक्टाहेड्रोन, त्रिकोणीय प्रिज्म और कटा हुआ चतुष्फलक का उपयोग करते हुए, बियांची समूहों के अध्ययन में उत्पन्न होते हैं, और बियांची समूहों के उपसमूहों द्वारा अतिशयोक्तिपूर्ण स्थान के भागफल के रूप में गठित पुच्छल मैनिफोल्ड से आते हैं। समान मैनिफोल्ड की व्याख्या लिंक पूरक के रूप में भी की जा सकती है।

भूतल कई गुना
एक आदर्श बहुतल की सतह (इसके कोने शामिल नहीं हैं) एक समान द्वि-आयामी अतिशयोक्तिपूर्ण ज्यामिति के साथ, कई गुना, स्थलीय रूप से एक छिद्रित क्षेत्र के बराबर होती है; अतिपरवलीय स्थल में इसकी एम्बेडिंग में सतह की तहें सतह की आंतरिक ज्यामिति में सिलवटों के रूप में पता लगाने योग्य नहीं हैं। क्योंकि इस सतह को आदर्श त्रिभुजों में विभाजित किया जा सकता है, इसका कुल क्षेत्रफल परिमित है। इसके विपरीत, और अलेक्जेंड्रोव की विशिष्टता प्रमेय के अनुरूप, एक समान अतिपरवलयिक ज्यामिति और परिमित क्षेत्र के साथ हर द्वि-आयामी कई गुना, जो कि एक अति-छिद्रित क्षेत्र के संयोजन के बराबर है, को एक आदर्श बहुतल की सतह के रूप में महसूस किया जा सकता है। (अलेक्जेंड्रोव के प्रमेय के साथ, ऐसी सतहों को आदर्श डायहेड्रॉन को शामिल करने की अनुमति दी जानी चाहिए।) इस दृष्टिकोण से, आदर्श बहुकोणीय आकृति के सिद्धांत के अनुरूप मानचित्रों के असतत अनुमानों के साथ घनिष्ठ संबंध हैं। आदर्श बहुकोणीय आकृति की सतहों को अधिक सारगर्भित रूप से भी माना जा सकता है क्योंकि उनके किनारों के साथ आइसोमेट्री द्वारा आदर्श त्रिकोणों को एक साथ जोड़कर टोपोलॉजिकल रिक्त स्थान बनाए जाते हैं। ऐसी हर सतह के लिए, और हर बंद वक्र जो किसी अन्य को अलग किए बिना बहुतल (एक या अधिक बार) के एक शीर्ष के चारों ओर लपेटता नहीं है, सतह पर एक अद्वितीय geodesic होता है जो दिए गए वक्र के लिए होमोटोपिक होता है। इस संबंध में, आदर्श बहुकोणीय आकृति यूक्लिडीयबहुकोणीय आकृति (और उनके यूक्लिडीयक्लेन मॉडल से) से भिन्न होते हैं: उदाहरण के लिए, एक यूक्लिडीयक्यूब पर, कोई भी जियोडेसिक एक गैर-घटना वाले किनारे को पार करने से पहले, अधिकतम दो किनारों को एक ही शीर्ष पर लगातार पार कर सकता है।, लेकिन आदर्श घन पर भूगर्भ विज्ञान इस तरह सीमित नहीं है।

यह भी देखें

 * कैनोनिकल बहुतल, एक बहुतल जिसमें प्रत्येक किनारा एक आम क्षेत्र के लिए स्पर्शरेखा है

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * नियमित अष्टफलक
 * आर्किमिडीज़ ठोस
 * बहुपदी समय फलन
 * परिबद्ध क्षेत्र
 * अतिशयोक्तिपूर्ण ज्यामिति
 * वर्टेक्स (ज्यामिति)
 * चेहरा (ज्यामिति)
 * अतिशयोक्तिपूर्ण मधुकोश
 * आधा स्थान (ज्यामिति)
 * टर्नरी टेट्राहेड्रा की
 * समचतुर्भुज द्वादशफलक
 * के-वर्टेक्स-कनेक्टेड ग्राफ
 * द्विपक्षीय ग्राफ
 * अधिक कोण
 * रैखिक कार्यक्रम
 * दीर्घवृत्त एल्गोरिथ्म
 * दोहरा ग्राफ
 * आंकड़ा-आठ गाँठ
 * विविध