पॉलीटॉप: Difference between revisions
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| colspan="6" | | | colspan="6" | एक बहुकोणीय आकृति एक 3-आयामी पॉलीटॉप है | ||
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[[File:Assorted polygons.svg|thumb|400px|right|एक [[ बहुभुज ]] एक 2-आयामी पॉलीटॉप है। बहुभुज को विभिन्न मानदंडों के अनुसार चित्रित किया जा सकता है। कुछ उदाहरण | [[File:Assorted polygons.svg|thumb|400px|right|एक [[बहुभुज]] एक 2-आयामी पॉलीटॉप है। बहुभुज को विभिन्न मानदंडों के अनुसार चित्रित किया जा सकता है। कुछ उदाहरण है, खुला (इसकी सीमा को छोड़कर), केवल बाउंडिंग सर्किट (इसके आंतरिक भाग को अनदेखा करना), बंद (इसकी सीमा और इसके आंतरिक दोनों सहित), और विभिन्न क्षेत्रों के अलग-अलग घनत्व के साथ स्व-प्रतिच्छेद करना]]प्रारंभिक ज्यामिति में, पॉलीटोप एक ज्यामितीय ऑब्जेक्ट है जिसमें समतल [[फेसेस|फलक]] होते है। पॉलीटोप्स किसी भी संख्या के आयामों के लिए त्रि-आयामी [[ बहुतल |बहुकोणीय आकृति]] का सामान्यीकरण होता हैं। पॉलीटोप्स किसी भी सामान्य संख्या में आयाम {{mvar|n}} में {{mvar|n}}-विमीय पॉलीटोप या {{mvar|n}}-पॉलीटोप के रूप में उपलब्ध हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक द्वि-आयामी बहुभुज एक 2-पॉलीटॉप है और एक त्रि-आयामी बहुकोणीय आकृति 3-पॉलीटॉप है। इस संदर्भ में, चपटी भुजाओं का अर्थ है कि (k + 1)-पॉलीटॉप की भुजाओं में k-पॉलीटोप्स होते हैं जिनमें(k - 1) पॉलीटोप्स समान हो सकते हैं। | ||
कुछ | कुछ सिद्धांतों ने इस विचार को सामान्य बना दिया है जैसे कि अपरिबद्ध [[ अनंतता |अनंतता]] और वर्गाकार, अपघटन या घुमावदार मैनिफोल्ड्स की टाइलिंग जिसमें [[गोलाकार पॉलीहेड्रा,|गोलाकार बहुकोणीय आकृति,]] और सम्मुचय-सैद्धांतिक का सार पॉलीटोप्स में सम्मिलित होता हैं। | ||
1853 से पहले लुडविग श्लाफली द्वारा तीन से अधिक आयामों के | 1853 से पहले लुडविग श्लाफली द्वारा पहली बार तीन से अधिक आयामों के पॉलीटोप्स की खोज की गई थी, जिन्होंने इस तरह के एक आंकड़े को पॉलीसेम कहा था।{{Sfn|Coxeter|1973|pp=141-144|loc=§7-x. Historical remarks}} [[ जर्मन भाषा ]] का शब्द पॉलीटॉप गणितज्ञ [[ रेनहोल्ड हॉपी ]] द्वारा निर्मित किया गया था, और [[ एलिसिया बोले स्टॉट ]] द्वारा अंग्रेजी गणितज्ञों को पॉलीटॉप के रूप में पेश किया गया था। | ||
== परिभाषा के दृष्टिकोण == | == परिभाषा के दृष्टिकोण == | ||
आधुनिक समय में, पॉलीटॉप शब्द एक व्यापक शब्द है जिसमें ऑब्जेक्ट्स की एक विस्तृत श्रेणी सम्मिलित है, और गणितीय साहित्य में विभिन्न परिभाषाएँ दिखाई देती हैं। इनमें से कई परिभाषाएँ एक-दूसरे के समतुल्य नहीं हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऑब्जेक्ट्स के अलग-अलग अतिव्यापी सम्मुचयों को पॉलीटॉप्स कहा जाता है। वे समान गुणों वाली अन्य ऑब्जेक्ट्स को सम्मिलित करने के लिए उत्तल पॉलीटोप्स को सामान्य बनाकर विभिन्न दृष्टिकोणों का प्रतिनिधित्व करते हैं। | |||
लुडविग श्लाफली, [[थोरोल्ड गॉसेट]] द्वारा मूल दृष्टिकोण का व्यापक रूप से पालन किया जाता है, और अन्य क्रमशः दो और तीन आयामों में बहुभुज और बहुकोणीय आकृति की अवधारणा को चार या अधिक आयामों में सादृश्य विस्तार के साथ शुरू होते हैं।<ref name="coxeter1973">Coxeter (1973)</ref> | |||
[[ | बहुकोणीय आकृति की [[यूलर विशेषता]] को उच्च-आयामी पॉलीटोप्स के सामान्यीकरण के प्रयासों ने टोपोलॉजी के विकास और अपघटन या [[ स.ग.-जटिल |सीडब्ल्यू-जटिल]] के निरूपण को एक पॉलीटॉप के अनुरूप बनाया गया है।<ref>{{cite book|author-link=David Richeson|last=Richeson|first=D.|title=यूलर का रत्न: पॉलीहेड्रॉन फॉर्मूला और टोपोलॉजी का जन्म|title-link= Euler's Gem|publisher=Princeton University Press|year=2008}}</ref> इस दृष्टिकोण में, पॉलीटॉप, किसी दिए गए मैनिफोल्ड के उत्कीर्णन या अपघटन के रूप में माना जा सकता है। इस दृष्टिकोण का एक उदाहरण पॉलीटॉप को उन बिंदुओं के एक सम्मुचय के रूप में परिभाषित करता है जो एक साधारण परिसर को स्वीकार करते हैं। इस परिभाषा में, पॉलीटॉप अतिरिक्त गुण धर्म के साथ, बहुत से [[ सरल |सरलताओं]] का संघ है, जो किसी भी दो सरलताओं के लिए, एक गैर-रिक्त प्रतिच्छेदन है, और उनका प्रतिच्छेदन दोनों का एक शीर्ष, किनारा या उच्च आयामी फेस है।<ref name="Grünbaum2003">ग्रुनबाम (2003) </ रेफ> हालांकि यह परिभाषा आंतरिक संरचनाओं के साथ [[ स्टार पॉलीटॉप ]]्स की अनुमति नहीं देती है, और इसलिए यह गणित के कुछ क्षेत्रों तक ही सीमित है। | ||
[[ स्टार पॉलीहेड्रॉन ]] और अन्य असामान्य निर्माणों की खोज ने इसके इंटीरियर की अनदेखी करते हुए एक पॉलीहेड्रॉन को एक बाउंडिंग सतह के रूप में देखा। रेफरी> क्रॉमवेल, पी।; पॉलीहेड्रा, सीयूपी (पीपीबीके 1999) पीपी 205 एफएफ।</ref> चूँकि, यह परिभाषा आंतरिक संरचनाओं के साथ तारक(स्टार) पॉलीटोप्स की अनुमति नहीं देती है, और इसलिए यह गणित के कुछ क्षेत्रों तक ही सीमित है। | |||
तारक बहुकोणीय आकृति और अन्य असामान्य निर्माणों की खोज ने एक बहुकोणीय आकृति को एक बाउंडिंग सतह के रूप में देखा, इसके आंतरिक भाग की अनदेखी की। इस प्रकाश के पी-क्षेत्र में उत्तल पॉलीटोप्स (पी-1) क्षेत्र के टाइलिंग के बराबर हैं, जबकि अन्य अर्धवृत्ताकार, फ्लैट या टोरॉयडल (पी-1) सतह के टाइलिंग हो सकते हैं, उदाहरण के लिए [[अंडाकार टाइलिंग|अर्धवृत्ताकार टाइलिंग]] और [[टोरॉयडल पॉलीहेड्रॉन|टोरॉयडल]] बहुकोणीय आकृति को देखें। बहुकोणीय आकृति को एक ऐसी सतह के रूप में समझा जाता है जिसके फेस [[ बहुभुज |ज्यामिति बहुभुज]] के होते हैं, एक [[ 4-पॉलीटॉप | 4-पॉलीटॉप]] ऊनविम पृष्ठ के रूप में होता है। जिसके फेस ज्यामिति बहुकोणीय आकृति के होते हैं। | |||
आयामों की कम संख्या वाले पॉलीटोप्स के | निम्न आयामों से उच्च बहुरूपी के निर्माण के विचार को कभी कभी नीचे की ओर आयाम को बढ़ाया जाता है।, जिसमें किनारे को एक बिंदु जोड़ी द्वारा बंधे [[1-पॉलीटॉप]] के रूप में देखा जाता है, और एक बिंदु या [[शीर्ष]] को 0-पॉलीटॉप के रूप में देखा जाता है। इस दृष्टिकोण का उपयोग उदाहरण के लिए अमूर्त पॉलीटोप्स के सिद्धांत में किया जाता है। | ||
गणित के कुछ क्षेत्रों में, पॉलीटोप और बहुकोणीय आकृति शब्द एक अलग अर्थ में उपयोग किए जाते हैं, एक बहुकोणीय आकृति किसी भी आयाम में सामान्य वस्तु है (इस आलेख में पॉलीटोप के रूप में संदर्भित) और पॉलीटोप का अर्थ है एक[[ घिरा हुआ सेट | घिरा हुआ सम्मुचय]] बहुफलक। <nowiki><ref> नेमहौसर और वोल्सी, इंटीजर और कॉम्बिनेटोरियल ऑप्टिमाइजेशन, 1999, </nowiki>{{isbn|978-0471359432}}, परिभाषा 2.2।<nowiki></ref></nowiki> यह शब्दावली विशिष्ट रूप से पॉलीटोप्स और बहुकोणीय आकृति तक ही सीमित है जो [[उत्तल]] हैं। इस शब्दावली के साथ, एक उत्तल बहुकोणीय आकृति अर्ध स्थानों की एक परिमित संख्या का प्रतिच्छेदन है। और इसके पक्षों द्वारा परिभाषित किया गया है, जबकि एक उत्तल पॉलीटोप बिंदुओं की एक परिमित संख्या का [[उत्तल पतवार|उत्तल समावरक]] है और इसके शीर्षों द्वारा परिभाषित किया गया है। | |||
आयामों की कम संख्या वाले पॉलीटोप्स मानक के नाम हैं। | |||
{|class="wikitable" | {|class="wikitable" | ||
! | !आयाम | ||
! | पॉलीटोप का | ||
!विवरण | |||
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|[[Nullitope]] | |[[Nullitope|नुलिटोप]] | ||
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| | |डायोन | ||
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|[[Polygon]] | |[[Polygon|बहुभुज]] | ||
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|align=center|3 | |align=center|3 | ||
|[[Polyhedron]] | |[[Polyhedron|बहुतल]] | ||
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|align=center|4 | |align=center|4 | ||
|[[Polychoron]] | |[[Polychoron|पॉलीकोरोन]] | ||
|} | |} | ||
== तत्व == | == तत्व == | ||
एक पॉलीटोप में विभिन्न आयामों के तत्व | एक पॉलीटोप में विभिन्न आयामों के तत्व सम्मिलित होते हैं जैसे कोने, किनारे, फलक, कोशिकाएं आदि। इनके लिए शब्दावली विभिन्न लेखकों के बीच पूरी तरह से संगत नहीं है। उदाहरण के लिए, कुछ लेखक एक (n − 1) आयामी तत्व को संदर्भित करने के लिए फलक का उपयोग करते हैं। जबकि विशेष रूप से 2-फलक को निरूपित करने के लिए फलक का उपयोग करते हैं। जे आयामों के एक तत्व को इंगित करने के लिए लेखक जे फेस या जे फलक का उपयोग करते हैं। कुछ एक कंटक को संदर्भित करने के लिए किनारे का उपयोग करते हैं, जबकि एच.एस.एम. कॉक्सेटर (n − 1)-आयामी तत्व को निरूपित करने के लिए बैटरी का उपयोग करता है।<ref>Regular polytopes, p. 127 ''The part of the polytope that lies in one of the hyperplanes is called a cell''</ref>{{citation needed|date=February 2015|reason=need to cite each definition claimed}} | ||
<!-- Note that "each definition claimed" means "each definition claimed" and this tag should remain until each definition claimed has been cited --> | |||
{|class="wikitable" | इस लेख में अपनाई गई शर्तें नीचे दी गई तालिका में दी गई हैं। | ||
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! | {| class="wikitable" | ||
!आयाम | |||
तत्व का | |||
!शर्त | |||
(एन-पॉलीटॉप में) | |||
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|align=center|−1 | | align="center" |−1 | ||
| | |शून्यता (अमूर्त सिद्धांत में आवश्यक))<ref name="johnson224">Johnson, Norman W.; ''Geometries and Transformations'', Cambridge University Press, 2018, p.224.</ref> | ||
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|align=center|0 | | align="center" |0 | ||
|[[Vertex (geometry)| | |[[Vertex (geometry)|शिखर]] | ||
|- | |- | ||
|align=center|1 | | align="center" |1 | ||
|[[Edge (geometry)| | |[[Edge (geometry)|किनारा]] | ||
|- | |- | ||
|align=center|2 | | align="center" |2 | ||
|[[Face (geometry)| | |[[Face (geometry)|फेस]] | ||
|- | |- | ||
|align=center|3 | | align="center" |3 | ||
|[[Cell (geometry)| | |[[Cell (geometry)|कक्ष]] | ||
|- | |- | ||
|align=center|<math>\vdots</math> | | align="center" |<math>\vdots</math> | ||
| <math>\vdots</math> | | <math>\vdots</math> | ||
|- | |- | ||
|align=center|''j'' | | align="center" |''j'' | ||
|''j''- | |''j''-फेस – पद का तत्व ''j'' = −1, 0, 1, 2, 3, ..., ''n'' | ||
|- | |- | ||
|align=center|<math>\vdots</math> | | align="center" |<math>\vdots</math> | ||
| <math>\vdots</math> | | <math>\vdots</math> | ||
|- | |- | ||
|align=center|''n'' − 3 | | align="center" |''n'' − 3 | ||
|[[Peak (geometry)| | |[[Peak (geometry)|शिखर]] – (''n'' − 3)-[[Face (geometry)|फेस]] | ||
|- | |- | ||
|align=center|''n'' − 2 | | align="center" |''n'' − 2 | ||
|[[Ridge (geometry)| | |[[Ridge (geometry)|चोटी]] or subfacet – (''n'' − 2)-फेस | ||
|- | |- | ||
|align=center|''n'' − 1 | | align="center" |''n'' − 1 | ||
| | |पहलू– (''n'' − 1)-फेस | ||
|- | |- | ||
|align=center|''n'' | | align="center" |''n'' | ||
| | |पॉलीटॉप ही | ||
|} | |} | ||
एक n-आयामी पॉलीटोप कई (n − 1) | एक n-आयामी पॉलीटोप कई (n − 1) आयामी [[ पहलू (गणित) | फलिका]] से घिरा होता है। ये फलिका स्वयं पॉलीटोप हैं, जिनकी फलिका मूल पॉलीटोप के (n -2) आयामी [[ रिज (ज्यामिति) | कंटक (ज्यामिति)]] के हैं। प्रत्येक कंटक दो फलिका के प्रतिच्छेदन के रूप में उत्पन्न होती है लेकिन दो फलिका के प्रतिच्छेदन को एक कंटक का होना आवश्यक नहीं है। कंटक एक बार फिर से पॉलीटोप हैं जिनके पहलू मूल पॉलीटोप की(n - 3) आयामी सीमाओं को निर्मित करते हैं, और इसी तरह इन बाउंडिंग सब-पॉलीटॉप्स को फेस (ज्यामिति), या विशेष रूप से जे-विमीय फेस या जे-फेस के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। एक 0-आयामी फलक को एक शीर्ष कहा जाता है, और इसमें एक बिंदु होता है। 1-आयामी फलक को किनारा कहा जाता है, और इसमें एक रेखा खंड होता है। एक 2-आयामी फलक में एक बहुभुज होता है, और एक 3-आयामी फेस, जिसे कभी-कभी [[ सेल (गणित) |सेल (गणित)]] कहा जाता है, और इसमें एक बहुकोणीय आकृति होती है। | ||
== | ==बहुलकों के महत्वपूर्ण वर्ग == | ||
=== उत्तल पॉलीटोप्स === | === उत्तल पॉलीटोप्स === | ||
{{Main| | {{Main|उत्तल पॉलीटॉप}} | ||
उत्तल पॉलीटोप्स | पॉलीटॉप उत्तल भी हो सकता है। उत्तल पॉलीटोप्स सबसे सरल प्रकार के पॉलीटोप्स होते हैं, और पॉलीटोप्स की अवधारणा कई अलग-अलग सामान्यीकरणों के लिए आधार बनाते हैं। एक उत्तल पॉलीटॉप को कभी-कभी अर्ध-रिक्त सम्मुचय के प्रतिच्छेदन के रूप में परिभाषित किया जाता है। यह परिभाषा पॉलीटॉप को न तो बाध्य और न ही परिमित होने की अनुमति देती है। पॉलीटोप्स को इस तरह परिभाषित किया जाता है, उदाहरण के लिए, रैखिक फलन में पॉलीटॉप बंधा हुआ है अगर इसमें परिमित त्रिज्या की एक गेंद होती है। इसमें पॉलीटॉप को पॉइंटेड कहा जाता है यदि इसमें कम से कम एक शीर्ष होता है। और हर घिरा हुआ गैर-रिक्त पॉलीटॉप पॉइंटेड होता है। और ये गैर-पॉइंटेड पॉलीटॉप का एक उदाहरण समुच्चय है<math>\{(x,y) \in \mathbb{R}^2 \mid x \geq 0\}</math>, पॉलीटॉप परिमित है यदि इसे परिमित संख्या में ऑब्जेक्ट्स के रूप में परिभाषित जाता है। उदाहरण के लिए अर्ध समतल की परिमित संख्या के प्रतिच्छेदन के रूप में है। | ||
यदि इसके सभी शीर्षों में पूर्णांक निर्देशांक हैं, तो यह एक [[ अभिन्न पॉलीटॉप ]]है। | |||
उत्तल पॉलीटॉप्स का एक निश्चित वर्ग प्रतिवर्ती पॉलीटोप्स हैं। एक अभिन्न {{nobr|<math>d</math>-पॉलीटॉप}} <math>\mathcal{P}</math> कुछ [[ पूर्णांक मैट्रिक्स | समाकलन आव्यूह]] के लिए प्रतिवर्ती है <math>\mathbf{A}</math>, <math>\mathcal{P} = \{\mathbf{x} \in \mathbb{R}^d : \mathbf{Ax} \leq \mathbf{1}\}</math>, जहां पे <math>\mathbf{1}</math> सभी के सदिश को दर्शाता है, और असमानता घटक-वार है। और इस परिभाषा से हमें पता चलता कि <math>\mathcal{P}</math> प्रतिवर्ती है अगर और केवल अगर <math>(t+1)\mathcal{P}^\circ \cap \mathbb{Z}^d = t\mathcal{P} \cap \mathbb{Z}^d</math> सभी के लिए है <math>t \in \mathbb{Z}_{\geq 0}</math>. दूसरे शब्दों में, ए {{nobr|<math>(t + 1)</math>-डाईलेट}} का <math>\mathcal{P}</math> भिन्न, पूर्णांक जालक बिंदुओं के संदर्भ में, a {{nobr|<math>t</math>-dilate}} का <math>\mathcal{P}</math> केवल सीमा पर प्राप्त जाली बिंदुओं से समान रूप से, <math>\mathcal{P}</math> प्रतिवर्ती है अगर और केवल अगर यह [[ दोहरी पॉलीहेड्रॉन | दोहरी बहुकोणीय आकृति]] है तो <math>\mathcal{P}^*</math> एक अभिन्न पॉलीटॉप है।<ref>Beck, Matthias; Robins, Sinai (2007), ''[[Computing the Continuous Discretely|Computing the Continuous Discretely: Integer-point enumeration in polyhedra]]'', Undergraduate Texts in Mathematics, New York: Springer-Verlag, {{ISBN|978-0-387-29139-0}}, MR 2271992</ref> | |||
=== नियमित पॉलीटोप्स === | |||
{{Main|नियमित पॉलीटॉप}} | |||
[[नियमित पॉलीटोप्स]] में सभी पॉलीटॉप्स की समरूपता का उच्चतम स्तर होता है। एक नियमित पॉलीटॉप का समरूपता समूह अपने निशान पर सकर्मक रूप से कार्य करता है, इसलिए, एक नियमित पॉलीटॉप का दोहरा पॉलीटॉप भी नियमित होता है। | |||
नियमित पॉलीटोप के तीन मुख्य[[ वर्ग | वर्ग]] हैं जो किसी भी आयाम में होते हैं | |||
*समबाहु त्रिभुज और नियमित चतुष्फलक सहित [[सरलताएं]] बनाता है। | |||
[[ नियमित | *[[अतिविम]] या वर्ग और घन सहित पॉलीटोप्स को के लिए। | ||
*वर्गाकार और [[ नियमित अष्टफलक ]] सहित [[ ऑर्थोप्लेक्स |अस्थिजाल]] या क्रॉस पॉलीटोप होते हैं। | |||
आयाम दो, तीन और च | |||