Hiperrectángulo

Generalización de un rectángulo para dimensiones mayores

Ortotopo hiperrectángulo
Un cuboide rectangular es un 3-ortotopo
TipoPrisma
Caras2 n
Bordesn ×2n 1
Vértices2 n
Símbolo de Schläfli{}×{}×···×{} = {} n [1]
Diagrama de Coxeter···
Grupo de simetría[2 n −1 ] , orden 2 n
Poliedro dualFusil rectangular n
Propiedadesconvexo , zonoedro , isogonal
Proyecciones de células K sobre el plano (de a ). Solo se muestran los bordes de las células de mayor dimensión. a = 1 {\estilo de visualización k=1} 6 {\estilo de visualización 6}

En geometría , un hiperrectángulo (también llamado caja , hipercaja , -celda u ortótopo [2] ), es la generalización de un rectángulo (una figura plana ) y del cuboide rectangular (una figura sólida ) a dimensiones superiores . Una condición necesaria y suficiente es que sea congruente con el producto cartesiano de intervalos finitos . [3] Esto significa que un sólido rectangular -dimensional tiene cada una de sus aristas igual a uno de los intervalos cerrados utilizados en la definición. Toda -celda es compacta . [4] [5] a {\displaystyle k} k {\displaystyle k} k {\displaystyle k}

Si todas las aristas tienen la misma longitud, se trata de un hipercubo . Un hiperrectángulo es un caso especial de paraleletopo .

Definición formal

Para cada entero de a , sean y números reales tales que . El conjunto de todos los puntos en cuyas coordenadas satisfacen las desigualdades es una -celda . [6] i {\displaystyle i} 1 {\displaystyle 1} k {\displaystyle k} a i {\displaystyle a_{i}} b i {\displaystyle b_{i}} a i < b i {\displaystyle a_{i}<b_{i}} x = ( x 1 , , x k ) {\displaystyle x=(x_{1},\dots ,x_{k})} R k {\displaystyle \mathbb {R} ^{k}} a i x i b i {\displaystyle a_{i}\leq x_{i}\leq b_{i}} k {\displaystyle k}

Intuición

Una celda de dimensión α es especialmente simple. Por ejemplo, una celda 1 es simplemente el intervalo con α . ​​Una celda 2 es el rectángulo formado por el producto cartesiano de dos intervalos cerrados, y una celda 3 es un sólido rectangular. k {\displaystyle k} k 3 {\displaystyle k\leq 3} [ a , b ] {\displaystyle [a,b]} a < b {\displaystyle a<b}

Los lados y los bordes de una celda no necesitan ser iguales en longitud (euclidiana); aunque el cubo unitario (que tiene límites de igual longitud euclidiana) es una celda de 3, el conjunto de todas las celdas de 3 con bordes de igual longitud es un subconjunto estricto del conjunto de todas las celdas de 3. k {\displaystyle k}

Tipos

Un ortotopo de cuatro dimensiones es probablemente un hipercuboide. [7]

El caso especial de un ortótopo n -dimensional donde todos los bordes tienen la misma longitud es el n - cubo o hipercubo. [2]

Por analogía, el término "hiperrectángulo" puede referirse a productos cartesianos de intervalos ortogonales de otros tipos, como rangos de claves en la teoría de bases de datos o rangos de números enteros , en lugar de números reales . [8]

Politopo dual

n -fusil
Ejemplo: 3 fusiles
TipoPrisma
Caras2 n
Vértices2 n
Símbolo de Schläfli{}+{}+···+{} = n {} [1]
Diagrama de Coxeter...
Grupo de simetría[2 n −1 ] , orden 2 n
Poliedro dualn -ortotopo
Propiedadesconvexo , isotópico

El politopo dual de un n -ortótopo se ha denominado de diversas formas: n - ortoplex rectangular , n - fusil rómbico o n - rombo . Está formado por 2 n puntos ubicados en el centro de las caras rectangulares del ortótopo.

El símbolo Schläfli de un fusil n se puede representar mediante una suma de n segmentos de línea ortogonales: { } + { } + ... + { } o n { }.

Un 1-fusil es un segmento de línea . Un 2-fusil es un rombo . Sus selecciones transversales planas en todos los pares de ejes son rombos .

norteImagen de ejemplo
1
Segmento de línea
{ }
2
Rombo
{ } + { } = 2{ }
3
3-ortoplex rómbico dentro de 3-ortotopo
{ } + { } + { } = 3{ }

Véase también

Notas

  1. ^ ab NW Johnson : Geometrías y transformaciones , (2018) ISBN  978-1-107-10340-5 Capítulo 11: Grupos de simetría finitos , 11.5 Grupos esféricos de Coxeter, pág. 251
  2. ^Por Coxeter, 1973
  3. ^ Foran (1991)
  4. ^ Rudin (1976:39)
  5. ^ Foran (1991:24)
  6. ^ Rudin (1976:31)
  7. ^ Hirotsu, Takashi (2022). "Hipercuboides de tamaño normal en un hipercubo dado". arXiv : 2211.15342 .
  8. ^ Véase, por ejemplo, Zhang, Yi; Munagala, Kamesh; Yang, Jun (2011), "Almacenamiento de matrices en disco: teoría y práctica revisadas" (PDF) , Proc. VLDB , 4 (11): 1075–1086, doi :10.14778/3402707.3402743.

Referencias

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