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四維超正方體

鎖定
四維超正方體是一種四維的超正方體(英語:hypercube)或正八胞體。在幾何學中,四維超正方體是立方體的四維類比,有8個立方體胞。四維超正方體之於立方體,就如立方體之於正方形。
中文名
四維超正方體
外文名
tesseract
所屬學科
幾何學

四維超正方體簡介

在四維歐幾里得空間的標準四維方體是點(±1,±1,±1,±1)的凸包。它包含了點:
四維方體由八個超平面(xi=±1)包圍。兩兩非平行超平面相交,共形成四維方體的24個正方形面。每條稜有3個立方體和3個正方形相交。在每一頂點有4個立方體、6個正方形和4條稜相交。四維方體共有8個立方體、24個正方形、32條稜和16個頂點。
四維方體的每一頂點與4條稜相鄰,所以四維方體的頂點形是正四面體。所以四維方體的施萊夫利符號是{4,3,3}。其對偶多胞體是正十六胞體,施萊夫利符號是{3,3,4}。

四維超正方體對稱羣構造

作為一個超方形,超立方體可被識別為不同對稱羣的多胞體:首先,它是四維的超方形——一個凸正多胞體——四維超立方體,對應施萊夫利符號{4,3,3},Coxeter-Dynkin符號為,具有考斯特BC4對稱羣(即超方形—正軸形對稱羣)構造,階為384。同時,它也可被看作是立方體的四維稜柱,對應施萊夫利符號{4,3}×{},Coxeter-Dynkin符號,這個對稱羣的階只有96。並且,它還是四維以上高維才有的兩個二維以上多胞形的歐拉乘積——復稜柱的一個,即4,4復稜柱,是兩個正方形乘積,對應施萊夫利符號{4}×{4},Coxeter-Dynkin符號為,羣階64。它還是正四稜柱稜柱{4}×{}×{},,羣階32。它還是線段稜柱稜柱稜柱{}×{}×{}×{},,羣階16。

四維超正方體投射

四維方體不易想象,但可以投射至3維或2維空間。在2維平面的投射,把頂點位置調整後,可以瞭解更多。如此獲得的圖像,不再反映四維方體空間構造,而是反映頂點間的聯繫。以下給出一些例子。
第一幅圖顯示四維方體本質上從結合2個立方體,連結對應頂點得來。第二幅圖反映出四維方體每條邊等長,也可以看出立方體如何互相連結。第三幅圖按著每一頂點由最底一頂點出發沿着稜走的長度排列。
四維立方 四維立方
四維立方四維立方四維立方
四維立方 四維立方
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四維超正方體可視化

可視化四維立方 可視化四維立方
可視化四維立方可視化四維立方可視化思維立方四維立方展開圖
四維立方展開圖 四維立方展開圖
可視化四維立方 可視化四維立方
可視化四維立方 可視化四維立方