قائمة مجسمات جونسون

قائمة ويكيميديا

في الهندسة، تُعَرّف المجسمات بأنها أجسام ثلاثية الأبعاد حيث تتصل النقاط بواسطة خطوط لتشكيل المضلعات. تُعْرَف النقاط والخطوط والمضلعات في المجسم باسم الرؤوس والحواف والوجوه، على التوالي.[1] يُعتبر المجسم محدبًا إذا:[2]

  • كانت أقصر مسافة بين أي نقطتين من رؤوسه تقع إما داخل داخله أو على حدوده.
  • لا تتشارك أي من وجوهه في نفس المستوى—لا تتواجد في نفس المستوى ولا "تكون مسطحة".
  • لا تكون أي من حوافه متساوية في خط مستقيم—ليست أجزاءً من نفس الخط.

يُعرف المجسم المحدب الذي تكون وجوهه مضلعات منتظمة باسم مجسم جونسون، أو أحيانًا باسم مجسم جونسون-زالجالر. يستبعد بعض المؤلفين المجسمات الموحدة من التعريف. المجسم الموحد هو مجسم تكون وجوهه منتظمة وهي متساوية الوجه؛ تشمل الأمثلة المجسمات البلاتونية والمجسمات الأرخيميدسية بالإضافة إلى المكعبات والمضلع المضاد.[3]

تُسمى مجسمات جونسون بهذا الاسم نسبةً إلى عالم الرياضيات الأمريكي نورمان جونسون (1930–2017)، الذي نشر قائمة تضم 92 من هذه المجسمات في عام 1966، حيث افترض بأن القائمة كاملة وأنه لا توجد أمثلة أخرى. وقد أثبتت صحتها بواسطة عالم الرياضيات الروسي-الإسرائيلي فيكتور زالجالر (1920–2020) في عام 1969.[4]

يمكن تصنيف بعض مجسمات جونسون كمجسمات أساسية، مما يعني أنه لا يمكن فصلها بواسطة مستوى لإنشاء مجسمين صغيرين محدبين بوجوه منتظمة. المجسمات التي تلبي هذه المعايير هي الستة الأولى—هرم مربع متساوي الأضلاع، هرم خماسي الشكل، كوبولا مثلثية، كوبولا مربعة، كوبولا خماسية الشكل، وروتندا خماسية الشكل. كما يلبي هذه المعايير أحد عشر مجسمًا آخر من مجسمات جونسون، وهي على وجه التحديد على وجه التحديد، ، المعينات المتوازية المتناقصة، المجسمات المعينية ثلاثية التناقص، ديسفينويد أزز، مضاد للمربعات الأزدراء، الوتدي الإكليلي، تضخم الوتدي، هيبيسفينوميجا كورونا، ديسفينوسينجولوم، بيلونبيروتوندا، وهيبيسفينوروتوندا الثلاثي.

المجسمات العشرونية المتناقصة، المعينات المتوازية المتناقصة، المجسمات المعينية ثلاثية التناقص، مجسم ديسفينويد متماثل، مجسم مربع مضاد متماثل، مجسم تاجي إكليلي، مجسم تاجي متضخم، هيبيسفينوميجا كورونا، ديسفينوسينجولوم بيلونبيروتوندا، ووهيبيسفينوروتوندا الثلاثي.[5] بقية مجسمات جونسون ليست أساسية، ويتم بناؤها باستخدام أول ستة مجسمات جونسون مع المجسمات البلانية والأرخيميدسية بعمليات مختلفة. تتضمن الزيادة ربط مجسمات جونسون بوجه واحد أو أكثر من المجسمات، بينما تتضمن الإطالة أو الإطالة الدورانية ربطها بأسس مكعب أو مضلع مضاد، على التوالي. يتم بناء بعض المجسمات الأخرى عن طريق التقليل، وهو إزالة أحد أول ستة مجسمات من واحد أو أكثر من وجوه المجسم.[6]

يحتوي الجدول التالي على 92 من مجسمات جونسون، مع طول حافة . يتضمن الجدول ترقيم المجسم (المشار إليه بـ ).[7] كما يتضمن عدد الرؤوس والحواف والوجوه لكل مجسم، بالإضافة إلى مجموعة التناظر، ومساحة السطح ، والحجم . لكل مجسم خصائصه الخاصة بما في ذلك التناظر والقياس. يُقال إن كائنًا ما له تناظر إذا كان هناك تحويل يطابقه بنفسه. يمكن تجميع جميع تلك التحويلات في مجموعة، جنبًا إلى جنب مع عدد عناصر المجموعة، المعروف باسم ترتيب المجموعة. في الفضاء ثنائي الأبعاد، تشمل هذه التحويلات الدوران حول مركز المضلع وانعكاس كائن حول الخط العمودي للمضلع. يُشار إلى المضلع الذي يتم تدويره بشكل متناظر بمقدار بـ ، وهو مجموعة دورانية من ترتيب ؛ يؤدي دمج هذا مع التناظر الانعكاسي إلى تناظر مجموعة ثنائية من ترتيب .[8] في نقاط تناظر ثلاثية الأبعاد، تشمل التحويلات التي تحافظ على تناظر المجسم دوران حول الخط الذي يمر عبر مركز القاعدة، المعروف باسم محور التناظر، والانعكاس بالنسبة للمستويات العمودية التي تمر عبر قسم القاعدة، والذي يعرف باسم التناظر الهرمي من ترتيب . تُعرف التحويلة التي تحافظ على تناظر المجسّم بالانعكاس عبر مستوى أفقي باسم التناظر الهرمي من ترتيب . يحافظ التناظر المضاد الهرمي من ترتيب على التناظر عن طريق تدوير نصف القاعدة السفلية والانعكاس عبر المستوى الأفقي.

تحتفظ التناظرية بالتماثل من خلال تدوير نصفها السفلي والانعكاس عبر المستوى الأفقي. تُحافظ مجموعة التناظر من الرتبة على التماثل من خلال الدوران حول محور التناظر والانعكاس على المستوى الأفقي؛ الحالة المحددة التي تحافظ على التماثل من خلال دوران كامل واحد هي من الرتبة 2، وغالبًا ما يُشار إليها بـ .[9] تشمل قياسات الأشكال المتعددة السطوح مساحة السطح والحجم. تُحسب المساحة كقياس ثنائي الأبعاد من خلال حاصل ضرب الطول والعرض؛ بالنسبة للمتعدد السطوح، مساحة السطح هي مجموع مساحات جميع وجوهه.[10] الحجم هو قياس لمنطقة في الفضاء ثلاثي الأبعاد.[11] يمكن تحديد حجم الشكل المتعدد السطوح بطرق مختلفة: إما من خلال قاعدته وارتفاعه (مثل الأهرامات والمنشورات)، أو عن طريق تقطيعه إلى قطع وجمع أحجامها الفردية، أو من خلال إيجاد جذر متعدد الحدود يمثل الشكل المتعدد السطوح.[12]

الأشكال الـ 92 لجونسون
اسم الشكل صورة الرؤوس الحواف الوجوه مجموعة التناظر ورقمها الرتبة[13] مساحة السطح والحجم[14]
1 هرم مربع متساوي الأضلاع 5 8 5 من الرتبة 8
2 هرم خماسي 6 10 6 من الرتبة 10
3 قبة مثلثية 9 15 8 من الرتبة 6
4 قبيبة مربعة  [لغات أخرى] 12 20 10 من الرتبة 8
5 Pentagonal cupola 15 25 12 من الرتبة 10
6 Pentagonal rotunda 20 35 17 من الرتبة 10
7 Elongated triangular pyramid 7 12 7 من الرتبة 6
8 Elongated square pyramid 9 16 9 من الرتبة 8
9 Elongated pentagonal pyramid 11 20 11 من الرتبة 10
10 Gyroelongated square pyramid 9 20 13 من الرتبة 8
11 Gyroelongated pentagonal pyramid 11 25 16 من الرتبة 10
12 Triangular bipyramid 5 9 6 من الرتبة 12
13 هرم مزدوج خماسي  [لغات أخرى] 7 15 10 من الرتبة 20
14 Elongated triangular bipyramid 8 15 9 من الرتبة 12
15 Elongated square bipyramid 10 20 12 من الرتبة 16
16 Elongated pentagonal bipyramid 12 25 15 من الرتبة 20
17 Gyroelongated square bipyramid 10 24 16 من الرتبة 16
18 Elongated triangular cupola 15 27 14 من الرتبة 6
19 Elongated square cupola 20 36 18 من الرتبة 8
20 Elongated pentagonal cupola 25 45 22 من الرتبة 10
21 Elongated pentagonal rotunda 30 55 27 من الرتبة 10
22 Gyroelongated triangular cupola 15 33 20 من الرتبة 6
23 Gyroelongated square cupola 20 44 26 من الرتبة 8
24 Gyroelongated pentagonal cupola 25 55 32 من الرتبة 10
25 Gyroelongated pentagonal rotunda 30 65 37 من الرتبة 10
26 Gyrobifastigium 8 14 8 من الرتبة 8
27 Triangular orthobicupola 12 24 14 من الرتبة 12
28 Square orthobicupola 16 32 18 من الرتبة 16
29 Square gyrobicupola 16 32 18 من الرتبة 16
30 Pentagonal orthobicupola 20 40 22 من الرتبة 20
31 Pentagonal gyrobicupola 20 40 22 من الرتبة 20
32 Pentagonal orthocupolarotunda 25 50 27 من الرتبة 10
33 Pentagonal gyrocupolarotunda 25 50 27 من الرتبة 10
34 Pentagonal orthobirotunda 30 60 32 من الرتبة 20
35 Elongated triangular orthobicupola 18 36 20 من الرتبة 12
36 Elongated triangular gyrobicupola 18 36 20 من الرتبة 12
37 Elongated square gyrobicupola 24 48 26 من الرتبة 16
38 Elongated pentagonal orthobicupola 30 60 32 من الرتبة 20
39 Elongated pentagonal gyrobicupola 30 60 32 من الرتبة 20
40 Elongated pentagonal orthocupolarotunda 35 70 37 من الرتبة 10
41 Elongated pentagonal gyrocupolarotunda 35 70 37 من الرتبة 10
42 Elongated pentagonal orthobirotunda 40 80 42 من الرتبة 20
43 Elongated pentagonal gyrobirotunda 40 80 42 من الرتبة 20
44 Gyroelongated triangular bicupola 18 42 26 من الرتبة 6
45 Gyroelongated square bicupola 24 56 34 من الرتبة 8
46 Gyroelongated pentagonal bicupola 30 70 42 من الرتبة 10
47 Gyroelongated pentagonal cupolarotunda 35 80 47 من الرتبة 5
48 Gyroelongated pentagonal birotunda 40 90 52 من الرتبة 10
49 Augmented triangular prism 7 13 8 من الرتبة 4
50 Biaugmented triangular prism 8 17 11 من الرتبة 4
51 Triaugmented triangular prism 9 21 14 من الرتبة 12
52 Augmented pentagonal prism 11 19 10 من الرتبة 4
53 Biaugmented pentagonal prism 12 23 13 من الرتبة 4
54 Augmented hexagonal prism 13 22 11 من الرتبة 4
55 Parabiaugmented hexagonal prism 14 26 14 من الرتبة 8
56 Metabiaugmented hexagonal prism 14 26 14 من الرتبة 4
57 Triaugmented hexagonal prism 15 30 17 من الرتبة 12
58 Augmented dodecahedron 21 35 16 من الرتبة 10
59 Parabiaugmented dodecahedron 22 40 20 من الرتبة 20
60 Metabiaugmented dodecahedron 22 40 20 من الرتبة 4
61 Triaugmented dodecahedron 23 45 24 من الرتبة 6
62 Metabidiminished icosahedron 10 20 12 من الرتبة 4
63 Tridiminished icosahedron 9 15 8 من الرتبة 6
64 Augmented tridiminished icosahedron 10 18 10 من الرتبة 6
65 Augmented truncated tetrahedron 15 27 14 من الرتبة 6
66 Augmented truncated cube 28 48 22 من الرتبة 8
67 Biaugmented truncated cube 32 60 30 من الرتبة 16
68 Augmented truncated dodecahedron 65 105 42 من الرتبة 10
69 Parabiaugmented truncated dodecahedron 70 120 52 من الرتبة 20
70 Metabiaugmented truncated dodecahedron 70 120 52 من الرتبة 4
71 Triaugmented truncated dodecahedron 75 135 62 من الرتبة 6
72 Gyrate rhombicosidodecahedron 60 120 62 من الرتبة 10
73 Parabigyrate rhombicosidodecahedron 60 120 62 من الرتبة 20
74 Metabigyrate rhombicosidodecahedron 60 120 62 من الرتبة 4
75 Trigyrate rhombicosidodecahedron 60 120 62 من الرتبة 6
76 Diminished rhombicosidodecahedron 55 105 52 من الرتبة 10
77 Paragyrate diminished rhombicosidodecahedron 55 105 52 من الرتبة 10
78 Metagyrate diminished rhombicosidodecahedron 55 105 52 من الرتبة 2
79 Bigyrate diminished rhombicosidodecahedron 55 105 52 من الرتبة 2
80 Parabidiminished rhombicosidodecahedron 50 90 42 من الرتبة 20
81 Metabidiminished rhombicosidodecahedron 50 90 42 من الرتبة 4
82 Gyrate bidiminished rhombicosidodecahedron 50 90 42 من الرتبة 2
83 Tridiminished rhombicosidodecahedron 45 75 32 من الرتبة 6
84 Snub disphenoid 8 18 12 من الرتبة 8
85 Snub square antiprism 16 40 26 من الرتبة 16
86 Sphenocorona 10 22 14 من الرتبة 4
87 Augmented sphenocorona 11 26 17 من الرتبة 2
88 Sphenomegacorona 12 28 18 من الرتبة 4
89 Hebesphenomegacorona 14 33 21 من الرتبة 4
90 Disphenocingulum 16 38 24 من الرتبة 8
91 Bilunabirotunda 14 26 14 من الرتبة 8
92 Triangular hebesphenorotunda 18 36 20 من الرتبة 6

References

عدل
المرجع "FOOTNOTEFlusserSukZitofa2017[https://books.google.com/books?id=jwKLDQAAQBAJ&pg=PA126 126]" المذكور في <references> غير مستخدم في نص الصفحة.

Bibliography

عدل

وصلات خارجية

عدل