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關(guān)于任意維度空間圖形的規(guī)律

2019-09-10 03:55王帥
學(xué)習(xí)與科普 2019年24期

王帥

摘 要:本文主要闡述了多種維度理論。主要包括楊輝三角中的維度奧秘和規(guī)律,與一個我發(fā)現(xiàn)的三角中的維度奧秘和規(guī)律,歐拉定理的實質(zhì),四維空間中超立方體的圖形和包含的元素,與一個空間中點到點的最遠(yuǎn)距離討論。

關(guān)鍵詞:維度理論,楊輝三角,歐拉定理,超立方體

一.任何維度空間均有負(fù)一維,相當(dāng)于集合里面的空集。

二.任意維度空間的能反應(yīng)其空間特征的最簡單的圖形(如零維是點,一維是線,二維是三角形,三維是四面體)規(guī)律符合楊輝三角(如圖1)。

注釋:負(fù)一維含一個空集;點含一個空集與一個點;線含兩個點、一個空集與一條線;三角形含一個空集、三個點、三條線與一個面;四面體含一個空集、四個點、六條線、四個面與一個體... ....

如果是n維,則有n+1個點(如圖2)。

三.任意維度空間的相當(dāng)于正方形、正方體推廣出的圖形,規(guī)律符合以下三角(如圖3)。

注釋:負(fù)一維含一個空集;點含一個空集與一個點;線含一個空集、兩個點與一條線;正方形含一個空集、四個點、四條線與一個面;正方體含一個空集、八個點、十二條線、六個面與一個體... .... 其中,在零維元素那條線上,從右上到左下:

1=20? 2=21? 4=22? 8=23? 16=24? 32=25? 64=26? 128=27? 256=28

四.任意維度的圖形(此處的圖形,定義類似于歐拉定理中的簡單多面體),其中的奇維元素之和等于偶維元素之和(這里的奇維元素包含負(fù)一維的空集)。

楊輝三角中舉例:

零維(點) 1=1

一維(線) 1+1=2

二維(三角形) 1+3=3+1

三維(四面體) 1+6+1=4+4

四維(五胞體) 1+10+5=5+10+1

五維(?) 1+15+15+1=6+20+6

六維(?) 1+21+35+7=7+35+21+1

七維(?) 1+28+70+28+1=8+56+56+8

八維(?) 1+36+126+84+9=9+84+126+36+1

相當(dāng)于正方形、正方體的圖形符合的三角中舉例:

零維(點) 1=1

一維(線) 1+1=2

二維(正方形) 1+4=4+1

三維(正方體) 1+12+1=8+6

四維(超立方體)1+32+8=16+24+1

五維(?) 1+80+40+1=32+80+10

六維(?) 1+192+160+12=64+240+60+1

七維(?) 1+448+560+84+1=128+672+280+14

八維(?) 1+1024+1792+448+16=256+1792+1120+112+1

五.歐拉定理(在簡單多面體中,點+面-棱=2)實際上僅是上述規(guī)律在三維空間上的一個變形,剩的那個2實際上是負(fù)一維元素與三維元素之和(2=1+1)。

六.超立方體(如圖4,含16個點、32條線、24個面以及8個相同的正方體)。

(圖4)

七.在長度為1的線段中、點到點的最遠(yuǎn)距離為1,也就是? 1;(如圖5)

在邊長為1的正方形中,點到點的最遠(yuǎn)距離為? ?2;(如圖6)

在棱長為1的正方體中,點到點的最遠(yuǎn)距離為? ?3;(如圖7)

在單位長度為1的超立方體中,點到點的最遠(yuǎn)距離為2,也就是? ?4;(如圖8)

也就是說,在相當(dāng)于正方形,正方體推廣出的n維圖形中,如果單位長度為1,則點到點的最遠(yuǎn)距離為? ?n。

參考文獻(xiàn):

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[2]吳東興.有關(guān)四維空間的幾個問題[J].江西教育學(xué)報,2018(20):147.

[3]馬登明.從一維空間、二維空間到四維空間的聯(lián)想與趣談[J].青海民族學(xué)院學(xué)報,1995(03):107