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五魔方Megaminx数学第1步:Loop循环(3)

已有 1928 次阅读 2023-6-26 09:41 |个人分类:2024-魔方和自然|系统分类:科研笔记

Oh点群的魔方表示:操作序列就是点群元素

Oh点群的魔方表示:操作序列就是点群元素_哔哩哔哩_bilibili

Megaminx Math-3-0- Flip and Swap-16-BiLi.png

五魔方Megaminx数学第1步:Loop循环(3)_哔哩哔哩_bilibili


Ih点群的五魔方表示(未来将推出)

作为五魔方数学的第1步,先介绍Loop循环。这是最简单的开头。这些循环可用于五魔方的复位。

从对称性角度看,正20面体有12个顶点,对应正12面体的12个面,因此,垂直五边形并且过12面体中心的直线就是五次轴。正20面体有20个面,对应12面体的20个顶点,因此,垂直三角形并且过正20面体中心的直线就是三次轴。正20面体有30条棱边,对应12面体的30条棱边,因此,连接两棱边中点并且过正20面(12面体)中心的直线就是二次轴。

根据以上对称点的对应关系,用一把刀,可以把一个正20面体雕刻成一个正12面体,也可以把一个正12面体雕刻成一个正20面体。

五魔方有12个面,根据对称性,可以把它们分为两类:

1W为中心及其周围的五边形,即W、A、B、C、D、E;

2S为中心及其周围的五边形,即S、F、G、H、M、N.

Megaminx有12个5次轴,从空间分布看,和足球C60的5次轴一模一样,和谢赫德曼20面准晶体的5次轴一模一样。需要强调的是,C60和谢赫特曼的20面准晶体模型有只6个五次轴。

然而对于Megaminx,一个轴有两个“箭头”,因此,共有12个5次轴。我用W、A、B、C、D、E、S、H、G、F、N、M表示Megaminx的12个面,每个面上有个5次轴。

用计算机玩Megaminx,首先要有数学模型,然后是编程算法,最后是编程技巧。如果硬要归类的话,俺干的活,可以归类到几何代数学。

普通3阶魔方,可运动的小块有20个:8个角块和12个心块。

   Megaminx,有50个可运动的小块:20个角块,30个边块。

Megaminx12个面,可转动的角度有:72度、144度、216度、288度。用1、2、3、4分别表示72度、144度、216度、288度,对于只操作某个面,转动5之后,Megaminx就回复到原始状态。

如果你有个Megaminx,转动某个面,例如W面,容易验证:

(W1)5=I;(W2)5=I;(W3)5=I;(W4)5=I。

对于Rubik魔方,同样转动某面(W),结果如下:

(W1)4=I;(W2)2=I;(W3)4=I.

对于Megaminx,如果先转动W1面,再转动A1面,则有

(W1A1)63=I.

如果按照W1A1B1操作Megaminx,则有

(W1A1B1)351=I.

 





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2 宁利中 杨正瓴

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