Кіріспе
Политоп элементтерін жаңа фигураны құру үшін кеңейту. Геометрияда, стellation – екі өлшемді көпбұрыш, үш өлшемді полиэдр немесе, жалпы алғанда, n өлшемді политопты жаңа фигураны құру үшін кеңейту процесі. Бастапқы фигурадан бастап, процесс әдетте симметриялық түрде оның қабырғаларын немесе бет жазықтықтарын сияқты белгілі бір элементтерді кеңейтеді, олар бір-бірімен қайтадан кездесіп, жаңа фигураның жабық шекарасын құрайды. Жаңа фигура – бастапқы фигураның стellation-ы болып табылады. "Stellation" сөзі латын тіліндегі stellātus сөзінен келген, ол "жұлдызды" дегенді білдіреді, ал stellātus сөзі латын тіліндегі stella, яғни "жұлдыз" сөзінен шыққан. Stellation – бетке шығару процесіне кері немесе дуалды процесс.
In geometry, stellation is the process of extending a polygon in two dimensions, polyhedron in three dimensions, or, in general, a polytope in n dimensions to form a new figure. Starting with an original figure, the process extends specific elements such as its edges or face planes, usually in a symmetrical way, until they meet each other again to form the closed boundary of a new figure. The new figure is a stellation of the original. The word stellation comes from the Latin stellātus, "starred", which in turn comes from Latin stella, "star". Stellation is the reciprocal or dual process to faceting.
Кеплер анықтамасы
1619 жылы Кеплер көпбұрыштар мен көпжақтар үшін жұлдыздандыруды жаңа көпбұрыш немесе көпжақ құру үшін қабырғаларын немесе жақтарын кездесетінше созу процесі деп анықтады. Ол дұрыс он екі қырлыны жұлдыздандырып, екі дұрыс жұлдызды көпжақты – кішкентай жұлдызды он екі қырлыны және үлкен жұлдызды он екі қырлыны алды. Сондай-ақ, ол екі тетраэдрдің дұрыс қосылысы – Stella octangula алу үшін дұрыс октаэдрді жұлдыздандырды.
Жұлдызды көпбұрыш
Үлгілі көпбұрыштарды симметриялы түрде жұлдыздандыру арқылы тұрақты жұлдызды көпбұрыш немесе көпбұрыштың құрамасы пайда болады. Бұл көпбұрыштардың ерекшелігі – фигураның центрінен айналып өтетін көпбұрыш шекарасының m санымен сипатталуы. Барлық үлгілі көпбұрыштар сияқты, олардың төбелері шеңберде орналасқан. m саны сонымен қатар берілген қабырғаның бір ұшынан екінші ұшына жету үшін шеңбер бойындағы төбелердің санын да көрсетеді, бастапқы нүкте 1 болып есептеледі. Үлгілі жұлдызды көпбұрыш Шлефли символымен {n/m} бейнеленеді, мұнда n – төбелердің саны, m – оны қоршаған қабырғаларды тізбектеп өту үшін қолданылатын қадам, ал m және n өзара жай (ортақ бөлшегі жоқ). m = 1 болған жағдайда {n} дөңес көпбұрыш алынады. m саны n-нің жартысынан кем болуы керек; әйтпесе түзулер параллель болады немесе шашырайды, фигураның жабылуына мүмкіндік бермейді. Егер n мен m ортақ көбейткішке ие болса, онда фигура тұрақты құрама болады. Мысалы, {6/2} – екі үшбұрыштың немесе гексаграмманың тұрақты құрамасы {3}, ал {10/4} – екі пентаграмманың құрамасы {5/2}. Кейбір авторлар мұндай тұрақты құрамалар үшін Шлефли символын қолданады. Басқалары символды бір жол ретінде қарастырады, ол төбелік нүктелердің маңында m рет оралған, сондықтан бір қабырға екіншісінің үстіне түсіп, әр төбелік нүктеге m рет баруға болады. Бұл жағдайда құрама үшін өзгертілген символ қолданылуы мүмкін, мысалы, гексаграмма үшін 2{3} және екі пентаграмманың тұрақты құрамасы үшін 2{5/2}. Үлгілі n-бұрыштың жұлдыздандырулары n жұп болғанда (көптеген дегенерацияланған дигондардың құрамалары ескерілмейді) және n тақ болғанда болады. Пентаграмма, {5/2}, – бесбұрыштың жалғыз жұлдыздандырылған түрі. Гексаграмма, {6/2}, – алтыбұрыштың жұлдыздандырылған түрі және екі үшбұрыштың құрамасы. Эннеагон (нонагон) {9} үш эннеаграммдық формаға ие: {9/2}, {9/3}, {9/4}, мұнда {9/3} – үш үшбұрыштың құрамасы. Гептагонның екі гептаграммдық формасы бар: {7/2}, {7/3}. Гептагон сияқты, октагонның да екі октаграммдық жұлдыздандырылған түрі бар, бірі – {8/3} жұлдызды көпбұрыш, ал екіншісі – {8/2} екі квадраттың құрамасы.
Like the heptagon, the octagon also has two octagrammic stellations, one, {8/3} being a star polygon, and the other, {8/2}, being the compound of two squares.
Жұлдызшаларды белгілеудің басқа ережелері
Миллер ережелері жұлдыздық топтарды санаудың дұрыс жолын көрсетпейді. Олар жұлдыздық диаграмманың бөліктерін белгілі бір тәсілмен біріктіруге негізделген, ал нәтижедегі беттердің топологиясын ескермейді. Сондықтан, олардың тізіміне кірмейтін икосаэдрдің бірқатар логикалық жұлдыздық түрлері бар – 1974 жылы Джеймс Бридж олардың бірін анықтады, ал кейбір «Миллер жұлдыздықтары» оларды жұлдыздық деп санауға бола ма деген күмәнді тудырады. Икосаэдрлік жиынның бірі кеңістікте симметриялы түрде орналасқан, бірін-бірімен байланысы жоқ бірнеше жасушалардан тұрады. Осы мәселені ескеретін балама ережелер әлі толыққанды әзірленбеген. Көптеген табыстар жұлдыздық процестің фасеттеудің өзара немесе қос процесі екені туралы түсінікке негізделген, онда полиэдрден жаңа төбелер жасамай бөліктер алынып тасталады. Кез келген полиэдрдің жұлдыздығына сәйкес, оның қос полиэдрының фасеттеуі болады, және керісінше. Қос полиэдрдың фасеттеуін зерттеу арқылы түпнұсқаның жұлдыздық ерекшеліктері туралы білуге болады. Бридж икосаэдрдің жаңа жұлдыздығын оның қосы – додекаэдрдің фасеттеуін зерттеу арқылы тапты. Кейбір полиэдронистер жұлдыздық процесті екі бағытты деп санайды, яғни егер екі полиэдрдің беттік жазықтықтары бірдей болса, олар бір-бірінің жұлдыздық түрлері болып табылады. Бұл түсінікті, егер компьютерлік бағдарламада қолдануға жарамды жалпы алгоритм жасалса, бірақ басқа жағдайларда аса пайдалы емес. Жұлдыздықтардың көптеген мысалдарын Веннингердің жұлдыздық модельдерінің тізімінде табуға болады.
Жұлдызды политоптар
Жұлдыздық процесті жоғары өлшемді политоптарға да қолдануға болады. n политоптың жұлдыздық диаграммасы берілген жақтың (n − 1) өлшемді гипержазықтығында орналасады. Мысалы, 4 кеңістікте, үлкен ұлы жұлдызды 120 ұяшық – бұл айналма 4 политоп 120 ұяшықтың соңғы жұлдыздандырылған түрі.
Жұлдыздардың атаулары
Жұлдызды көпжақтарды жүйелі түрде алғаш рет атау Кейлидің тұрақты жұлдызды көпжақтарға (қазір Кеплер-Пойнсо көпжақтары деп белгілі) берген атаулары болды. Бұл жүйе басқа көпжақтар мен жоғары өлшемді политоптар үшін кеңінен, бірақ әрдайым жүйелі емес, қолданылды. Джон Конвей жұлдызды көпбұрыштар, көпжақтар және полихорлар үшін терминология ойлап тапты (Coxeter 1974). Осы жүйеде жаңа фигура жасау үшін қабырғаларды кеңейту процесіне «жұлдыздау», жақтарды кеңейтуге «үлкейту», ал жасушаларды кеңейтуге «зорлау» деп аталады (соңғысы көпжақтарға қатысты қолданылмайды). Бұл «жұлдызды», «үлкен» және «зор» сияқты сөздерді жүйелі түрде пайдаланып, алынған фигураларға атау беруге мүмкіндік береді. Мысалы, Конвей Кеплер-Пойнсо көпжақтарының атауларына шағын өзгерістер енгізуді ұсынды.
Жұлдыздар саны шексіз
Веннингер кейбір көпжақтарда, мысалы, кубта, шекті жұлдызданулардың жоқтығын байқады. Дегенмен, жұлдыздану жасушаларын шексіздікке дейін созылатын призмалар түрінде құрастыруға болады. Осы призмалардан құралған фигураны шексіздікке дейін жұлдыздану деп атауға болады. Бірақ көпжақтардың көптеген анықтамалары бойынша, мұндай жұлдызданулар қатаң түрде көпжақтар болып табылмайды. Веннингердің фигуралары біртекті жартылай көпжақтардың дуалдары ретінде кездеседі, онда орталықтан өтетін жақтары "шексіздіктегі" төбелерге жіберіледі.
Математикадан өнерге
Математикаға қосқан үлесімен қатар, Магнус Веннингер математика мен өнердің байланысы аясында күрделі жұлдызды көпжақтардың "өте әдемі" модельдерін жасаған ретінде танымал. Италиялық Ренессанс суретшісі Паоло Уччелло шамамен 1430 жылы Венециядағы Святой Марк шіркеуінің еденінде кішкентай жұлдызды он екібұрышты мозаикамен көрсетеді. Уччеллоның бейнесі 1986 жылы "Өнер мен ғылым" тақырыбында Венеция биенналесінің символы ретінде пайдаланылды. Сол жұлдызды көпжақ М.К. Эшердің екі литографиясының орталық бөлігін құрайды: "Контраст (Тәртіп және Хаос)", 1950 жыл және "Гравитация", 1952 жыл.