Кіріспе

Геометрияда плитканы ауыстыру - жоғары реттелген плиткаларды құрастыру әдісі. Ең бастысы, кейбір плиткаларды ауыстыру апериодты плиткаларды тудырады, бұл прототильдері трансляциялық симметриялы плиткаларды қабылдамайтын плиткалар. Олардың ішіндегі ең танымал - Пенроуз плиткалары. Ауыстыру плиткалары - геометриялық жағынан қатаң болуды талап етпейтін шекті бөліну ережелерінің ерекше жағдайлары.

Кіріспе

Плитканы ауыстыру прототильдер жиынтығы (плитка пішіні) арқылы сипатталады, кеңейтілген карта және кейбір прототильдердің көшірмелерін қалыптастыру үшін кеңейтілген прототильдерді қалай бөлшектеу керектігін көрсететін диссекция ережесі Интуитивті түрде, плитканы ауыстырудың жоғары және жоғары қайталанулары жазықтықтың алмастыру типті плиткасы деп аталады. Кейбір алмастыру плиткалары мерзімді, трансляциялық симметриясы бар деп анықталады. Әрбір алмастыру плиткасын (жағымды жағдайларға дейін) "қалыпты сәйкестендіру ережесімен" орындауға болады, яғни жүйемен құрылған алмастыру плиткаларын дәл құрай алатын таңбаланған плиткалар жиынтығы бар. Бұл белгіленген плиткалардың плиткалары міндетті түрде кезеңсіз. Периодикалық плитканы шығаратын қарапайым мысалда тек бір прототил бар, атап айтқанда квадрат: осы плитканы ауыстыруды қайталау арқылы жазықтықтың үлкен және үлкен аймақтары шаршы тормен жабылған. Төменде екі прототильді қарапайым мысал келтірілген, онда екі қадамды - жарылу мен бөлшектеу бір қадамға біріктірілген. Бұл процедураның бүкіл жазықтықтың алмастыру плиткасын қалай беретінін интуитивті түрде түсінуге болады. Математикалық тұрғыдан қатаң анықтама төменде берілген. Ауыстыру плиткалары әсіресе апериодтық плиткаларды анықтау тәсілдері ретінде пайдалы, олар математиканың көптеген салаларында қызығушылық тудыратын объектілер, соның ішінде автоматтар теориясы, комбинаторика, дискретті геометрия, динамикалық жүйелер, топ теориясы, гармоникалық талдау және сан теориясы, сондай-ақ кристаллография және химия. Атап айтқанда, атақты Пенроуз плиткасы - бұл апериодты алмастыру плиткасының үлгісі.

Тарих

1973 және 1974 жылдары Роджер Пенроуз апериодты плиткалар тұқымдасын тапты, қазір оларды Пенроуз плиткалары деп атайды. Бірінші сипаттама "қоспақ ережелері" бойынша берілген, бұл прототильдерді түйсік құралы бөлшектері ретінде қарастырады. Бұл прототильдердің көшірмелері жазықтықтың плиткасын қалыптастыру үшін біріктірілуі мүмкін, бірақ мерзімді түрде жасай алмайды, бұл прототильдердің алмастыру плиткасы ретінде құйылатын конструкцияны қолданады. 1977 жылы Роберт Амманн апериодты прототильдердің бірнеше жиынтығын, яғни, сәйкес келмейтін ережелері бар прототильдерді, кезеңсіз плиткаларды мәжбүрлеген; атап айтқанда, ол Пенроуздың алғашқы үлгісін қайтадан тапты. Бұл жұмыс кристаллографияда жұмыс істейтін ғалымдарға әсер етті, нәтижесінде квазикристаллдарды табуға мүмкіндік берді. Өз кезегінде квазикристалдарға қызығушылық бірнеше реттелген апериодтық плиткаларды табуға әкелді. Олардың көпшілігін алмастырушы плиткалар деп оңай сипаттауға болады.