جونسون سوليد
في الهندسة ، يُعرف مجسم جونسون ، أو مجسم جونسون - زالغالر ، [ 1 ] بأنه متعدد السطوح محدب وجوهه [ 2 ] مضلعات منتظمة ، وهو ليس متعدد السطوح منتظمًا . [ 3 ] [ 4 ] يوجد 92 مجسمًا من هذا النوع .
- 48 تتكون من الأهرامات البدائية والقباب والدوائر المجمعة بطرق مختلفة مع الموشورات والموشورات المضادة ؛
- 35 تم تشكيلها عن طريق تعديل المجسمات متعددة السطوح المنتظمة ، عن طريق زيادة أو تقليل أو تدوير الأشكال الأولية؛ و
- 9 والتي لا تستمد من عمليات "القص واللصق" للمواد الصلبة المتجانسة.
التعريف والخلفية
المجسم المحدب هو الغلاف المحدب لمجموعة محدودة من النقاط في الفضاء ثلاثي الأبعاد، وليست جميعها في مستوى واحد. [ 5 ] حدوده عبارة عن اتحاد محدود من المضلعات، لا يوجد اثنان منها في نفس المستوى؛ وتُسمى هذه المضلعات بالأوجه . أما مجسم جونسون فهو مجسم محدب [ 2 ] جميع أوجهه مضلعات منتظمة، [ 6 ] ولكنه ليس مجسمًا منتظمًا ؛ [ 3 ] [ 4 ] يستثني الشرط الأخير المجسمات الأفلاطونية ، والمجسمات الأرخميدية ، والموشورات ، والموشورات المضادة .
سُميت هذه المجسمات نسبةً إلى نورمان جونسون وفيكتور زالغالر . [ 7 ] نشر جونسون (1966) قائمةً تضم 92 مجسمًا من هذا النوع، وخصص لها أسماءً وأرقامًا. أثبت زالغالر (1969) [ 8 ] صحة فرضية جونسون [ 9 ] بأنه لا يوجد أي مجسم آخر غير هذه المجسمات الـ 92.
يُعرف المجسم المحدب الذي تكون جميع وجوهه منتظمة تقريبًا، ولكن بعضها ليس منتظمًا تمامًا، باسم مجسم جونسون شبه المفقود . [ 10 ]
تسمية وبناء المجسمات
- غير صالح، - أفلاطوني ، - أرخميدس ، - مقاطع دوارة.
تتبع تسمية المواد الصلبة وفقًا لنموذج جونسون صيغة وصفية مرنة ودقيقة، تسمح بتسمية العديد من المواد الصلبة بطرق مختلفة دون المساس بدقة كل اسم كوصف. ترد أسماء المواد الصلبة وفقًا لنموذج جونسون في الأقسام التالية.
الأهرامات، والقباب، والدوائر
تتكون الأشكال الصلبة الـ 48 الأولى لجونسون من أهرامات أو قباب أو قبة مستديرة ، بالإضافة إلى موشورات أو موشورات مضادة . تُضاف البادئات التالية إلى الكلمة للإشارة إلى تركيبات محددة من الأشكال: [ 11 ]
- يشير الرمز Bi- إلى أن نسختين من المجسم متصلتان من القاعدة إلى القاعدة.
- بالنسبة للقباب والدوائر، يشير مصطلح "أورثو" إلى أن الوجوه المتشابهة تلتقي.
- بالنسبة للقباب والدوائر، يشير مصطلح "gyro-" إلى أن الوجوه المختلفة تلتقي.
- يشير مصطلح "مطول" إلى أن المنشور متصل بقاعدة الجسم الصلب، أو بين القواعد.
- يشير مصطلح "مطول بشكل دائري" إلى أن المنشور المضاد متصل بقاعدة الجسم الصلب، أو بين القواعد.
باستخدام هذه التسمية، فإن الهرم الخماسي المزدوج هو مجسم يتكون من ربط قاعدتي هرمين خماسيين. أما القبة المثلثية القائمة على القبة، فتتكون من قبتين مثلثيتين على طول قاعدتيهما.
الأجسام المستبعدة: - المستوية، - الأفلاطونية ، - الأرخميدية .
| فاستيجيوم | |
|---|---|
| جيروبي- | 26 جيروبيفاستيجيوم |
متعددات السطوح المنتظمة المعدلة
تُبنى المجسمات الـ 35 التالية لجونسون عن طريق تعديل المجسمات المنتظمة مثل الموشورات ، والمجسمات الأفلاطونية ، والمجسمات الأرخميدية ، وذلك بإضافة أو طرح أو تدوير الأهرامات أو القباب . تُضاف البادئات التالية إلى الكلمة للدلالة على الإضافات أو الطرح أو التدوير: [ 11 ]
- يشير مصطلح "معزز" إلى إضافة هرم أو قبة إلى وجه واحد أو أكثر من أوجه الجسم الصلب المعني.
- يشير مصطلح "متناقص" إلى إزالة هرم أو قبة من وجه واحد أو أكثر من أوجه الجسم الصلب المعني.
- يشير مصطلح "Gyrate" إلى أن القبة المثبتة على الجسم الصلب المعني أو الموجودة فيه تدور بحيث تتطابق الحواف المختلفة.
يمكن إجراء العمليات الثلاث - التكبير والتصغير والدوران - عدة مرات على بعض الأجسام الصلبة الكبيرة. يشير الرمز "ثنائي " إلى عملية مزدوجة، بينما يشير الرمز "ثلاثي" إلى عملية ثلاثية. على سبيل المثال، يحتوي الجسم الصلب ثنائي الدوران على قبتين مُدارتين، بينما يحتوي الجسم الصلب ثلاثي التصغير على ثلاث أهرامات أو قباب مُزالة. في بعض الأجسام الصلبة الكبيرة، يُفرّق بين الأجسام الصلبة ذات الأوجه المُعدّلة المتوازية والأجسام الصلبة ذات الأوجه المُعدّلة المائلة. يشير الرمز "متوازي " إلى النوع الأول، أي أن الجسم الصلب المعني يحتوي على أوجه متوازية مُعدّلة، بينما يشير الرمز "ميتا" إلى النوع الثاني، أي أن الأوجه مائلة مُعدّلة. على سبيل المثال، يحتوي الجسم الصلب ثنائي التكبير المتوازي على وجهين متوازيين مُكبّرين، بينما يحتوي الجسم الصلب ثنائي الدوران الميتا على قبتين مائلتين خضعتا للدوران. [ 11 ]
غير قابل للنسخ واللصق

تُسمى المجسمات التسعة الأخيرة لجونسون بأسماء تستند إلى مجمعات مضلعية معينة تُشكل منها. وقد حدد جونسون هذه الأسماء وفقًا للتسمية التالية: [ 11 ]
- الهلال هو شكل يتكون من مثلثين متصلين بضلعين متقابلين لمربع. البادئات التي تشير إلى مجموعة من الأهلة هي:
- Spheno- عبارة عن مركب على شكل إسفين يتكون من هلالين متجاورين. Dispheno- يشير إلى مركبين من هذا النوع.
- هيبسفينو - عبارة عن مجموعة غير حادة من ثلاثة أهلة متجاورة.
- اللواحق التي تشير إلى مجموعة من المثلثات هي:
- - كورونا عبارة عن مجمع يشبه التاج مكون من ثمانية مثلثات.
- - ميجاكورونا عبارة عن مجمع أكبر يشبه التاج ويتكون من اثني عشر مثلثًا.
- - الحزام هو حزام مكون من اثني عشر مثلثًا.
- اللاحقة - rotunda تشير إلى مجموعة من اثنين أو ثلاثة أشكال خماسية مع مثلثات بينها، تحمل تشابهاً هيكلياً مع الروتوندا الخماسية .
| متعددات السطوح القصيرة | |
|---|---|
| 84 عظم الوتد القصير | 85 منشور مربع مضاد قصير |
| تتكون من أهلة ومثلثات | |
| 86 سفينوكورونا | 87 تاج إسفيني معزز |
| 88 Sphenomegacorona | 89 هيبسفينوميغاكورونا |
| 90 ديسفينوسينجولوم | |
| المستديرون | |
| 91 بيلونابيروتوندا | 92 هيبسفينوروتوندا مثلثة الشكل |
مجموعات فرعية بارزة
دلتا هيدرا
5. مجسمات جونسون هي دلتاهيدرا، ذات أوجه مثلثية فقط.
المواد الصلبة الكيرالية
إن القبة المزدوجة أو القبة المزدوجة ذات الشكل الدائري المستطيل هي حلزونية ولها أشكال مميزة يسارية ويمينية.
المواد الصلبة القابلة للتحديد
25 من مجسمات جونسون لها رؤوس تقع على سطح كرة . ويمكن ملاحظة أن جميعها مرتبطة بمجسم أفلاطوني أو أرخميدسي عن طريق الدوران أو التصغير أو التقطيع. [ 12 ]
| المجسم الثماني | المجسم العشري الوجوه | |||
|---|---|---|---|---|
| J1 | J2 | J11 | J62 | J63 |
| مكعب ثماني الأوجه | مُكعب ثماني الأوجه مُعيني الأوجه | عشروني الوجوه | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| J3 | J27 | J4 | J19 | J37 | J6 | J34 |
| المعين ذو الاثني عشر وجهًا | ||||||
| J5 | J72 | J73 | J74 | J75 | J76 | J77 |
| J78 | J79 | J80 | J81 | J82 | J83 | |
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ أراكي، يوشياكي؛ هورياما، تاكاشي؛ أوهارا، ريوهي (2015). "الفتح المشترك للهرم الرباعي المنتظم ومجسم جونسون-زالغالر" . في: رحمن، م. سهيل؛ توميتا، إتسوجي (محرران). والكوم: الخوارزميات والحساب . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 8973. تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. الصفحات 294-305 . doi : 10.1007/978-3-319-15612-5_26 . ISBN 978-3-319-15612-5.
- بحسب التعريف ، كل وجه هو تقاطع متعدد السطوح المحدب مع مستوى محيط مختلف، لذا لا يوجد وجهان متجاوران في مستوى واحد - أي وجهين متجاورين يشكلان زاوية أقل من 180 درجة. إذا عُرض متعدد السطوح المحدب بدلاً من ذلك من خلال مجموعة من المضلعات التي قد تكون متحدة المستوى مسبقًا (على سبيل المثال، بتقسيم وجه)، فيمكن كتابة " متعدد سطوح محدب تمامًا " هنا للإشارة إلى الشرط الذي ينص على عدم وجود مضلعين متجاورين في مستوى واحد، أي عدم تقاطع أي مضلعين بزاوية 180 درجة. يختلف مفهوم "التحدب التام" لمتعددات السطوح عن المفهوم القياسي المستخدم للمجموعات المحدبة العامة : لا يوجد متعدد سطوح محدب تمامًا بالمعنى الأخير؛ انظر الصفحة 263 من كتاب AG Khovanskii ، هندسة متعددات السطوح الافتراضية المعممة، مجلة العلوم الرياضية 269 (2023)، 256-269.
- 1 2 توديسكو، جيان ماركو (2020). "خلية النحل الزائدية". في إيمر، ميشيل؛ أباتي، ماركو (محرران). تخيل الرياضيات 7: بين الثقافة والرياضيات . سبرينغر. ص 282. doi : 10.1007/978-3-030-42653-8 . ISBN 978-3-030-42653-8.
- 1 2 ويليامز، كيم؛ مونتيليوني، كوزينو (2021). منظور دانييلي باربارو لعام 1568 . سبرينغر. ص. 23. دوى : 10.1007/978-3-030-76687-0 . رقم ISBN 978-3-030-76687-0.
- ↑ بولديجين، ف. ف.؛ خارازيشفيلي، أ. ب. (2000). الجوانب الهندسية لنظرية الاحتمالات والإحصاء الرياضي . سبرينغر. ص 2. doi : 10.1007/978-94-017-1687-1 . ISBN 978-94-017-1687-1.
- ↑ ديوديا، إم في (2018). التجمعات متعددة الأوجه متعددة الطبقات . مواد الكربون: الكيمياء والفيزياء. المجلد 10. سبرينغر. ص 39. doi : 10.1007/978-3-319-64123-2 . ISBN 978-3-319-64123-2.
- ↑ أوهارا، ريوهي (2020). مقدمة في فن طي الورق الحاسوبي: عالم الهندسة الحاسوبية الجديدة . سبرينغر. ص 62. doi : 10.1007/978-981-15-4470-5 . ISBN 978-981-15-4470-5.
- ↑ زالغالر، فيكتور أ. (1969). متعددات السطوح المحدبة ذات الوجوه المنتظمة . مكتب الاستشارات.
- ↑ جونسون، نورمان (1966). "الأجسام المحدبة ذات الأوجه المنتظمة". المجلة الكندية للرياضيات . 18 : 169-200 . doi : 10.4153/CJM-1966-021-8 .
- ↑ كابلان، كريج س.؛ هارت، جورج و. (2001). "المجسمات المتناظرة: متعددات السطوح من الوضع المتناظر للمضلعات المنتظمة" (ملف PDF) . جسور: روابط رياضية في الفن والموسيقى والعلوم : 21-28 .
- 1 2 3 4 بيرمان، مارتن (1971). "مجسمات محدبة منتظمة الأوجه". مجلة معهد فرانكلين . 291 (5): 329-352 . doi : 10.1016/0016-0032(71)90071-8 . MR 0290245 .
- ↑ كليتزينغ، د. ريتشارد. "جونسون سوليدز وآخرون" . bendwavy.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2018 .
روابط خارجية
- غانيون، سيلفان (1982). "Les polyèdres convexes aux faces régulières" [ متعددات وجوه محدبة ذات وجوه منتظمة ] (PDF) . الطوبولوجيا الهيكلية (6): 83-95 .
- نماذج ورقية للمجسمات متعددة الأوجه، مؤرشفة بتاريخ ٢٦ فبراير ٢٠١٣ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine). روابط متعددة
- كتاب جونسون للمواد الصلبة من تأليف جورج دبليو هارت.
- كتاب "المجسمات المرئية متعددة الأوجه" ، مع نماذج ثلاثية الأبعاد وبيانات لجميع الأجسام الصلبة الـ 92، من تأليف ديفيد آي. ماكوي.
- صور لجميع الأشكال الصلبة الـ 92، مصنفة، على صفحة واحدة
- وايسشتاين، إريك دبليو. "جونسون سوليد" . ماث وورلد .
- نماذج VRML للمواد الصلبة من نوع جونسون من تصميم جيم ماكنيل
- نماذج VRML للمواد الصلبة من نوع جونسون من تصميم فلاديمير بولاتوف
- مشروع اكتشاف CRF polychora يسعى لاكتشاف CRF polychora ( متعددات الوجوه المحدبة رباعية الأبعاد ذات المضلعات المنتظمة كوجوه ثنائية الأبعاد)، وهو تعميم لمجسمات جونسون إلى الفضاء رباعي الأبعاد. مؤرشف في 31 أكتوبر 2020 على موقع Wayback Machine ( متعددات الوجوه المحدبة رباعية الأبعاد ذات المضلعات المنتظمة كوجوه ثنائية الأبعاد )، وهو تعميم لمجسمات جونسون إلى الفضاء رباعي الأبعاد.
- https://levskaya.github.io/polyhedronisme/ مولد متعددات السطوح وعمليات كونواي المطبقة عليها، بما في ذلك مجسمات جونسون.
- مواد جونسون الصلبة
