Кіріспе
Геометрияда Кеплер-Пойсо полиэдрі – төрт тұрақты жұлдызды полиэдрдің кез келгені. Олар тұрақты дөңгелек додекаэдр және икосаэдрді жұлдыздандыру арқылы алынуы мүмкін, және олардан тұрақты пентаграммалық жақтары немесе төбелік фигураларымен ерекшеленеді. Олардың барлығын қандай да бір жолмен пентаграмманың үш өлшемді аналогтары ретінде қарастыруға болады.
In geometry, a Kepler–Poinsot polyhedron is any of four regular star polyhedra. They may be obtained by stellating the regular convex dodecahedron and icosahedron, and differ from these in having regular pentagrammic faces or vertex figures. They can all be seen as three dimensional analogues of the pentagram in one way or another.
Өлшемі
Үлкен икосаэдрдің қабырғасы бастапқы икосаэдрдің қабырғасынан есе ұзын. Кіші жұлдызды додекаэдр, үлкен додекаэдр және үлкен жұлдызды додекаэдрдің қабырғалары сәйкесінше бастапқы додекаэдрдің қабырғасынан есе ұзын.
Қиыршық емес
Бұл фигуралардың беттері немесе төбелері ретінде пентаграммалар (жұлдызды бесбұрыштар) бар. Кіші және үлкен жұлдызды додекаэдрдің дөңес емес тұрақты пентаграммалық беттері бар. Үлкен додекаэдр мен үлкен икосаэдрдің көпбұрышты беттері бар, бірақ пентаграммалық төбелері бар. Барлық жағдайларда екі бет бір-бірімен шеті емес сызық бойынша қиылысады, сондықтан әр беттің бір бөлігі фигураның ішкі бөлігінен өтеді. Мұндай қиылысу сызықтары көпжақты құрылымның бөлігі емес және кейде жалған шеттер деп аталады. Сол сияқты, үш мұндай сызық кез келген беттің бұрышы емес нүктеде қиылысқанда, бұл нүктелер жалған төбелер болып табылады. Мысалы, кіші жұлдызды додекаэдрдің 12 пентаграммалық беті бар, ал орталық бесбұрышты бөлігі қатты дене ішінде жасырылған. Әрбір беттің көрінетін бөліктері бесбұрыш төңірегінде бес нүктеде жанасатын бес теңқабыршалы үшбұрыштардан тұрады. Біз бұл үшбұрыштарды 60 жеке бет ретінде қарастырып, сырттан бірдей көрінетін жаңа, бұрыс көпбұрыш аламыз. Әр шет енді үш қысқа шетке (екі түрлі) бөлінеді, ал 20 жалған төбе шынайы төбелерге айналады, сондықтан барлығы 32 төбе (екі түрлі) болады. Жасырын ішкі бесбұрыштар енді көпбұрышты бетінің бөлігі емес және жоғалуы мүмкін. Олай болса, Эйлер формуласы орындалады: 60 – 90 + 32 = 2. Алайда, бұл көпбұрыш Шлефли символы {5/2, 5} арқылы сипатталмайды, сондықтан ол сырттан сондай көрінсе де, Кеплер-Пойнсо денесі бола алмайды.
Қорытынды
Атауы (Конвейдің қысқартуы)СуретСфералық мозаикаЖұлдыздық диаграммаШлафли {p, q} және Коксетер-Динкин беттері{p}ҚырларыВершин {q}Вершина фигурасы (конфигурация)Петри полигоныχТығыздығыСимметрияҚос үлкен додекаэдр (gD){5, 5/2}12{5}3012{5/2}(55)/2{6} −63Ihкішкентай жұлдызды додекаэдркішкентай жұлдызды додекаэдр (sD){5/2, 5}12{5/2}3012{5}(5/2)5{6} −63Ihүлкен додекаэдрүлкен икосаэдр (gI){3, 5/2}20{3}3012{5/2}(35)/2{10/3}27Ihүлкен жұлдызды додекаэдрүлкен жұлдызды додекаэдр (sgD = gsD){5/2, 3}12{5/2}3020{3}(5/2)3{10/3}27Ihүлкен икосаэдр
Тарих
Кеплер-Пойнсот көпбұрыштарының көпшілігі, мүмкін барлығы да, Кеплерден бұрын қандай да бір түрінде белгілі болған. Италияның Венеция қаласындағы Сан-Марко шіркеуінің еденіндегі мәрмәр инкрустациясында (тарсия) кішкентай жұлдызды он екі қырлы полиэдр бейнеленген. Ол 15 ғасырға жатады және кейде Паоло Уччеллоға авторлық құқығы беріледі. 1568 жылы жарық көрген «Perspectiva corporum regularium» (Тәуелді денелердің перспективасы) атты ағаш кескіндер кітабында Венцель Ямницер үлкен жұлдызды он екі қырлы полиэдрді және үлкен он екі қырлы полиэдрді (екі полиэдр де төменде көрсетілген) бейнелейді. Кішкентай жұлдызды он екі қырлы полиэдрдің қиылып қалған нұсқасы да бар. Кітаптың жалпы құрылымынан оның тек бес Платондық полиэдрді тұрақты деп есептегені анық көрінеді. «Кеплер полиэдрлері» деп аталатын кішкентай және үлкен жұлдызды он екі қырлы полиэдрлерді алғаш рет 1619 жылы Иоганн Кеплер тұрақты деп мойындады. Ол оларды тұрақты дөңгелек он екі қырлы полиэдрді жұлдыздандыру арқылы алды, оны алғаш рет қыры емес, бет ретінде қарастырды. Ол дөңгелек он екі қырлы полиэдрдің қабырғаларын немесе жақтарын олар қайтадан кездесетінше созу арқылы жұлдызды бесбұрыштар жасауға болатынын байқады. Бұдан әрі, ол осы жұлдызды бесбұрыштардың да тұрақты екенін анықтады. Осылайша ол екі жұлдызды он екі қырлы полиэдрді құрастырды. Олардың әрқайсысының бетінің орталық дөңгелек бөлігі жасырынған, тек үшбұрышты қолдары ғана көрінеді. Кеплердің соңғы қадамы – осы полиэдрлер дәстүрлі Платондық полиэдрлер сияқты дөңгелек болмаса да, тұрақтылық анықтамасына сәйкес екенін мойындау болды. 1809 жылы Луи Пуансо әр төбесінің айналасында жұлдызды бесбұрыштарды жинап, Кеплердің полиэдрлерін қайта ашты. Ол сондай-ақ жұлдызды төбелердің айналасында дөңгелек көпбұрыштарды жинап, тағы екі тұрақты полиэдрді – үлкен икосаэдрді және үлкен додекаэдрді тапты. Кейбір адамдар осы екеуін Пуансо полиэдрлері деп атайды. Пуансо барлық тұрақты жұлдызды полиэдрлерді ашқанын білмеді. Үш жылдан кейін Огюстен Коши Платондық полиэдрлерді жұлдыздандыру арқылы тізімді толықтырып, оның дұрыстығын дәлелдеді. Ал жарты ғасырдан кейін, 1858 жылы, Бертрад оларды жақтарын қарастыру арқылы одан да әдемі дәлел келтірді. Келесі жылы Артур Кейли Кеплер-Пойнсот полиэдрлеріне бүгінгі таңға дейін қолданылып келе жатқан атауларын берді. Жүз жыл өткен соң Джон Конвей төрт өлшемге дейінгі жұлдыздандырулар үшін жүйелі терминологияны жасады. Осы схема бойынша кішкентай жұлдызды он екі қырлы полиэдр жай ғана жұлдызды он екі қырлы полиэдр болып табылады.
Өнер мен мәдениеттегі тұрақты жұлдызды көпбұрыштар
Тұрақты жұлдызды көпбұрыштар алғаш рет Ренессанс өнерінде кездеседі. Кішкентай жұлдызды додекаэдр Италияның Венеция қаласындағы Киелі Марк базиликасының еденіндегі мәрмәр тарсияда бейнеленген, ол шамамен 1430 жылға дейін датыланады және кейде Пауло Уччеллоға жатқызылады. 20-ғасырда суретші М.С. Эшердің геометриялық формаларға деген қызығушылығы жиі тұрақты денелерге негізделген немесе оларды қамтитын туындыларға әкелді; "Гравитация" кішкентай жұлдызды додекаэдр негізінде жасалған. Үлкен додекаэдрдің бөлігі 1980-ші жылдардағы "Александр жұлдызы" жұмбағында пайдаланылды. Норвегиялық суретші Вебьёрн Сандтың "Кеплер жұлдызы" мүсіні Осло әуежайының жанындағы Гардермоенде орналасқан. Жұлдыздың ені 14 метр, ол үлкен жұлдызды додекаэдрдің ішінде икосаэдр мен додекаэдрден тұрады.