Symbole de Wythoff

Symbole de Wythoff
Exemple des triangles de construction de Wythoff avec les 7 points générateurs. Les droites des miroirs actifs sont colorés en rouge, jaune et bleu avec les 3 noeuds qui leur sont opposés associés par le symbole de Wythoff.

En géométrie, un symbole de Wythoff est une notation courte, créée par le mathématicien Willem Abraham Wythoff, pour nommer les polyèdres réguliers et semi-réguliers utilisant une construction kaléidoscopique, en les représentant comme des pavages sur la surface d'une sphère, sur un plan euclidien ou un plan hyperbolique.

Le symbole de Wythoff donne 3 nombres p,q,r et une barre verticale positionnelle (|) qui sépare les nombres avant et après elle. Chaque nombre représente l'ordre des miroirs à un sommet du triangle fondamental.

Chaque symbole représente un polyèdre uniforme ou un pavage, bien qu'un même polyèdre/pavage puisse avoir des symboles de Wythoff différents à partir de générateurs symétriques différents. Par exemple, le cube régulier peut être représenté par 3 | 4 2 avec une symétrie Oh et 2 4 | 2 comme un prisme carré avec deux couleurs et une symétrie D4h, autant que 2 2 2 | avec 3 couleurs et une symétrie D2h.

Sommaire

Tableau de résumé

Il existe 7 points générateurs avec chaque ensemble de p,q,r : (et quelques formes particulières)

Général Triangle droit (r=2)
Description Symbole
de Wythoff		 régulier et
quasi-régulier 		q | p r (p.r)q q | p 2 pq
p | q r (q.r)p p | q 2 qp
r | p q (q.p)r 2 | p q (q.p)²
tronqué et
développé		 q r | p q.2p.r.2p q 2 | p q.2p.2p
p r | q p.2q.r.2q p 2 | q p.2q.2q
p q | r 2r.q.2r.p p q | 2 4.q.4.p
faces paires p q r | 2r.2q.2p p q 2 | 4.2q.2p
p q (r s) | 2p.2q.-2p.-2q p 2 (r s) | 2p.4.-2p.4/3
adouci | p q r 3.r.3.q.3.p | p q 2 3.3.q.3.p
| p q r s (4.p.4.q.4.r.4.s)/2 - -
Les 8 formes pour les constructions de Wythoff à partir d'un triangle général (p q r).

Il existe trois cas particuliers :

  • p q (r s) | - C'est un mélange de p q r | et p q s |.
  • | p q r - Les formes adoucies (alternées) donnent cet autre symbole inhabituel.
  • | p q r s - Une forme unique adoucie pour le U75 qui n'est pas constructible au sens de Wythoff.

Description

Les lettres p,q,r représentent la forme du triangle fondamental pour la symétrie, plus précisément chaque nombre est le nombre de miroirs réflexifs qui existent à chaque sommet. Sur la sphère, il existe trois types principaux de symétries : (3 3 2), (4 3 2), (5 3 2) et une famille infinie (p 2 2), pour p=2,3,... quelconque (toutes les familles simples ont un angle droit, donc r=2)

La position de la barre verticale dans le symbole est utilisée pour indiquer des formes spécifiques (une position de catégorie du point générateur) dans le triangle fondamental. Le point générateur peut être soit sur ou à côté de chaque miroir, activé ou non. Cette distinction engendre 8 (2³) formes possibles, négligeant une où le point générateur est sur tous les miroirs.

Dans cette notation, les miroirs sont étiquetés pr l'ordre de réflexion du sommet opposé. Les valeurs p,q,r sont listées avant la barre si le miroir correspondant est actif.

Le symbole impossible | p q r, qui implique le point générateur est sur tous les miroirs qui est le seul possible si le triangle est généré en un point. Ce symbole inusité est réassigné pour signifier quelque chose de différent. Ces symboles représentent le cas où tous les miroirs sont actifs, mais les images réfléchies énumérées de manière impaire sont ignorées. Ceci engendre des résultats de symétrie rotationnelle.

Ce symbole est fonctionnellement similaire au diagramme de Coxeter-Dynkin plus général qui montre un triangle marqué p, q, r sur les arêtes, et des cercles sur les nœuds, représentant les miroirs pour impliquer si le point générateur touchait ce miroir (le diagramme de Coxeter-Dynkin est montré comme un graphe linéaire lorsque r=2 puisqu'il n'y a pas de réflexions interagissant à travers un angle droit).

Les triangles de symétrie

Il existe 4 classes de symétrie de réflexions sur la sphère, et 2 pour le plan euclidien et infiniment beaucoup pour le plan hyperbolique, les premières :

  1. (p 2 2) symétrie dièdrique p=2,3,4... (Ordre 4p)
  2. (3 3 2) symétrie tétraédrique (Ordre 24)
  3. (4 3 2) symétrie octaèdrique (Ordre 48)
  4. (5 3 2) symétrie icosaèdrique (Ordre 120)
  5. (4 4 2) - symétrie *442 - Triangle 45-45-90 (inclut le domaine carré (2 2 2 2))
  6. (3 3 3) - symétrie *333 - Triangle 60-60-60
  7. (6 3 2) - symétrie *632 - Triangle 30-60-90
  8. (7 3 2) - symétrie *732 (plan hyperbolique)
Sphérique dièdrique Sphérique
D2h D3h Td Oh Ih
*222 *322 *332 *432 *532
Sphere symmetry group d2h.png
(2 2 2)		 Sphere symmetry group d3h.png
(3 2 2)		 Tetrahedral reflection domains.png
( 3 3 2)		 Octahedral reflection domains.png
(4 3 2)		 Icosahedral reflection domains.png
(5 3 2)

Les groupes de symétrie ci-dessus incluent seulement les solutions entières sur la sphère. La liste des triangles de Schwarz incluent des nombres rationnels, et déterminent l'ensemble entier de solutions des polyèdres uniformes.

Plan euclidien Hyperbolique
p4m p3m p6m  
*442 *333 *632 *732
Tile V488 bicolor.svg
(4 4 2)		 Tile 3,6.svg
(3 3 3)		 Tile V46b.svg
(6 3 2)		 Order-3 heptakis heptagonal tiling.png
(7 3 2)

Dans les pavages ci-dessus, chaque triangle est un domaine fondamental, coloré par réflexions paires et impaires.

Résumé des pavages sphériques et plans

Une sélection des pavages créés par la construction de Wythoff sont donnés ci-dessous.

Les pavages sphériques (r=2)

(p q 2) Triangle
fondamental		 Parent Tronqué Rectifié Bitronqué Birectifié
(dual)		 Biseauté Omnitronqué
(Biseauté-tronqué)		 Adouci
Symbole de Wythoff q | p 2 2 q | p 2 | p q 2 p | q p | q 2 p q | 2 p q 2 | | p q 2
Symbole de Schläfli t0{p,q} t0,1{p,q} t1{p,q} t1,2{p,q} t2{p,q} t0,2{p,q} t0,1,2{p,q} s{p,q}
Diagramme de Coxeter-Dynkin CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW hole.svgCDW p.svgCDW hole.svgCDW q.svgCDW hole.svg
Figure de sommet pq (q.2p.2p) (p.q.p.q) (p.2q.2q) qp (p.4.q.4) (4.2p.2q) (3.3.p.3.q)
Tetraèdrique
(3 3 2)		 Sphere symmetry group td.png 64px
{3,3}		 64px
(3.6.6)		 64px
(3.3a.3.3a)		 Uniform tiling 332-t12.png
(3.6.6)		 Uniform tiling 332-t2.png
{3,3}		 Uniform tiling 332-t02.png
(3a.4.3b.4)		 Uniform tiling 332-t012.png
(4.6a.6b)		 Uniform polyhedron-33-s012.png
(3.3.3a.3.3b)
Octaèdrique
(4 3 2)		 Sphere symmetry group oh.png Uniform tiling 432-t0.png
{4,3}		 Uniform tiling 432-t01.png
(3.8.8)		 Uniform tiling 432-t1.png
(3.4.3.4)		 Uniform tiling 432-t12.png
(4.6.6)		 Uniform tiling 432-t2.png
{3,4}		 Uniform tiling 432-t02.png
(3.4.4a.4)		 Uniform tiling 432-t012.png
(4.6.8)		 Uniform polyhedron-43-s012.png
(3.3.3a.3.4)
Icosaèdrique
(5 3 2)		 Sphere symmetry group ih.png Uniform tiling 532-t0.png
{5,3}		 Uniform tiling 532-t01.png
(3.10.10)		 Uniform tiling 532-t1.png
(3.5.3.5)		 Uniform tiling 532-t12.png
(5.6.6)		 Uniform tiling 532-t2.png
{3,5}		 Uniform tiling 532-t02.png
(3.4.5.4)		 Uniform tiling 532-t012.png
(4.6.10)		 Uniform polyhedron-53-s012.png
(3.3.3a.3.5)

Pavages planaires (r=2)

Un pavage hyperbolique représentatif est donné, et montré comme une projection de disque de Poincaré.

(p q 2) Triangle
fondamental		 Parent Tronqué Rectifié Bitronqué Birectifié
(dual)		 Biseauté Omnitronqué
(Biseauté-tronqué)		 Adouci
Symbole de Wythoff q | p 2 2 q | p 2 | p q 2 p | q p | q 2 p q | 2 p q 2 | | p q 2
Symbole de Schläfli t0{p,q} t0,1{p,q} t1{p,q} t1,2{p,q} t2{p,q} t0,2{p,q} t0,1,2{p,q} s{p,q}
Diagramme de Coxeter-Dynkin CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW hole.svgCDW p.svgCDW hole.svgCDW q.svgCDW hole.svg
Figure de sommet pq (q.2p.2p) (p.q.p.q) (p.2q.2q) qp (p.4.q.4) (4.2p.2q) (3.3.p.3.q)
Pavage carré
(4 4 2)		 45-45-triangle.svg Uniform tiling 44-t0.png
{4,4}		 Uniform tiling 44-t01.png
4.8.8		 Uniform tiling 44-t1.png
4.4a.4.4a		 Uniform tiling 44-t12.png
4.8.8		 Uniform tiling 44-t2.png
{4,4}		 Uniform tiling 44-t02.png
4.4a.4b.4a		 Uniform tiling 44-t012.png
4.8.8		 Uniform tiling 44-snub.png
3.3.4a.3.4b
(Plan hyperbolique)
(5 4 2)		 Uniform tiling 54-t0.png
{5,4}		 Uniform tiling 54-t01.png
4.10.10		 Uniform tiling 54-t1.png
4.5.4.5		 Uniform tiling 54-t12.png
5.8.8		 Uniform tiling 54-t2.png
{4,5}		 Uniform tiling 54-t02.png
4.4.5.4		 Uniform tiling 54-t012.png
4.8.10
3.3.4.3.5
Pavage hexagonal
(6 3 2)		 30-60-90.svg Uniform tiling 63-t0.png
{6,3}		 Uniform tiling 63-t01.png
3.12.12		 Uniform tiling 63-t1.png
3.6.3.6		 Uniform tiling 63-t12.png
6.6.6		 Uniform tiling 63-t2.png
{3,6}		 Uniform tiling 63-t02.png
3.4.6.4		 Uniform tiling 63-t012.png
4.6.12		 Uniform tiling 63-snub.png
3.3.3.3.6
(Plan hyperbolique)
(7 3 2)		 Uniform tiling 73-t0.png
{7,3}		 Uniform tiling 73-t01.png
3.14.14		 Uniform tiling 73-t1.png
3.7.3.7		 Uniform tiling 73-t12.png
7.6.6		 Uniform tiling 73-t2.png
{3,7}		 Uniform tiling 73-t02.png
3.4.7.4		 Uniform tiling 73-t012.png
4.6.14		 Uniform tiling 73-snub.png
3.3.3.3.7

Pavages planaires (r>2)

Le diagramme de Coxeter-Dynkin est donné dans une forme linéaire, bien que ce soit un triangle, avec le segment r trainant connecté au premier nœud.

Symbole de Wythoff
(p q r)		 Triangle
fondamental		 q | p r r q | p r | p q r p | q p | q r p q | r p q r | | p q r
Diagramme de Coxeter-Dynkin CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW dot.svgCDW r.png CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svgCDW r.png CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svgCDW r.png CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svgCDW r.png CDW dot.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svgCDW r.png CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svgCDW r.png CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svgCDW r.png CDW hole.svgCDW p.svgCDW hole.svgCDW q.svgCDW hole.svgCDW r.png
Figure de sommet (p.q)r (r.2p.q.2p) (p.r)q (q.2r.p.2r) (q.r)p (q.2r.p.2r) (r.2q.p.2q) (3.r.3.q.3.p)
Triangulaire
(3 3 3)		 Triangle.Equilateral.svg Uniform tiling 333-t0.png
(3.3)3		 Uniform tiling 333-t01.png
3.6.3.6		 Uniform tiling 333-t1.png
(3.3)3		 Uniform tiling 333-t12.png
3.6.3.6		 Uniform tiling 333-t2.png
(3.3)3		 Uniform tiling 333-t02.png
3.6.3.6		 Uniform tiling 333-t012.png
6.6.6		 Uniform tiling 333-snub.png
3.3.3.3.3.3
Hyperbolique
(4 3 3)		 Uniform tiling 433-t0.png
(3.4)³		 Uniform tiling 433-t01.png
3.8.3.8		 Uniform tiling 433-t1.png
(3.4)³		 Uniform tiling 433-t12.png
3.6.4.6		 Uniform tiling 433-t2.png
(3.3)4		 Uniform tiling 433-t02.png
3.6.4.6		 Uniform tiling 433-t012.png
6.6.8
3.3.3.3.3.4

Recouvrements des pavages sphériques (r=2)

Les pavages sont montrés comme des polyèdres. Certaines de ces formes sont dégénérées, données par des accolades des figures de sommet, avec les arêtes ou les sommets de recouvrement.

(p q 2) Triangle
fondamental		 Parent Tronqué Rectifié Bitronqué Birectifié
(dual)		 Biseauté Omnitronqué
(Biseauté-tronqué)		 Adouci
Symbole de Wythoff q | p 2 2 q | p 2 | p q 2 p | q p | q 2 p q | 2 p q 2 | | p q 2
Symbole de Schläfli t0{p,q} t0,1{p,q} t1{p,q} t1,2{p,q} t2{p,q} t0,2{p,q} t0,1,2{p,q} s{p,q}
Diagramme de Coxeter-Dynkin CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW dot.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW dot.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW dot.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW ring.svgCDW p.svgCDW ring.svgCDW q.svgCDW ring.svg CDW hole.svgCDW p.svgCDW hole.svgCDW q.svgCDW hole.svg
Figure de sommet pq (q.2p.2p) (p.q.p.q) (p.2q.2q) qp (p.4.q.4) (4.2p.2q) (3.3.p.3.q)
Icosaèdrique
(5/2 3 2)		   Great icosahedron.png
{3,5/2}		 Great truncated icosahedron.png
(5/2.6.6)		 Great icosidodecahedron.png
(3.5/2)2		 Icosahedron.png
[3.10/2.10/2]		 Great stellated dodecahedron.png
{5/2,3}		 Cantellated great icosahedron.png
[3.4.5/2.4]		 Omnitruncated great icosahedron.png
[4.10/2.6]		 Great snub icosidodecahedron.png
(3.3.3.3.5/2)
Icosaèdrique
(5 5/2 2)		   Great dodecahedron.png
{5,5/2}		 Great truncated dodecahedron.png
(5/2.10.10)		 Dodecadodecahedron.png
(5/2.5)2		 Dodecahedron.png
[5.10/2.10/2]		 Small stellated dodecahedron.png
{5/2,5}		 Cantellated great dodecahedron.png
(5/2.4.5.4)		 Omnitruncated great dodecahedron.png
[4.10/2.10]		 Snub dodecadodecahedron.png
(3.3.5/2.3.5)

Voir aussi

Références

  • Coxeter Regular Polytopes, Third edition, (1973), Dover edition, ISBN 0-486-61480-8 (Chapter V: The Kaleidoscope, Section: 5.7 Wythoff's construction)
  • Coxeter The Beauty of Geometry: Twelve Essays, Dover Publications, 1999, ISBN 0-486-40919-8 (Chapter 3: Wythoff's Construction for Uniform Polytopes)
  • Coxeter, Longuet-Higgins, Miller, Uniform polyhedra, Phil. Trans. 1954, 246 A, 401-50.
  • (en) Magnus Wenninger, Polyhedron Models, Cambridge, Eng., Cambridge University Press, 1974, 1re éd., poche (ISBN 978-0-521-09859-5)  pp. 9-10.

Liens externes

v · d · m
Solides géométriques
Solides de Platon Tétraèdre régulier · Cube · Octaèdre régulier · Icosaèdre régulier · Dodécaèdre régulier
Solides d'Archimède Tétraèdre tronqué · Cube tronqué · Octaèdre tronqué · Dodécaèdre tronqué · Icosaèdre tronqué · Cuboctaèdre · Cube adouci · Icosidodécaèdre · Dodécaèdre adouci · Petit rhombicuboctaèdre · Grand rhombicuboctaèdre · Petit rhombicosidodécaèdre · Grand rhombicosidodécaèdre
Solides de Kepler-Poinsot Petit dodécaèdre étoilé · Grand dodécaèdre étoilé · Grand dodécaèdre · Grand icosaèdre
Solides de Catalan Triakioctaèdre · Tétrakihexaèdre · Triakitétraèdre · Pentakidodécaèdre · Triaki-icosaèdre · Dodécaèdre rhombique · Icositétraèdre pentagonal · Triacontaèdre rhombique · Hexacontaèdre pentagonal · Icositétraèdre trapézoïdal · Hexakioctaèdre · Hexacontaèdre trapézoïdal · Hexaki icosaèdre
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Solides de révolution Boule · Cône de révolution · Cylindre de révolution · Tore · Paraboloïde de révolution

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