Metoda řezu a projekce jako model kvazikrystalu. 14. května 2010

Podobné dokumenty
systémům a kombinatorice na slovech 13. dubna 2016

Matice. Je dána matice A R m,n, pak máme zobrazení A : R n R m.

České vysoké učení technické v Praze. Modely kvazikrystalu se soběpodobností. Quasicrystal models with self-similarity

Vlastní čísla a vlastní vektory

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Skalární součin. študenti MFF 15. augusta 2008

5. cvičení z Matematiky 2

1 Báze a dimenze vektorového prostoru 1

Ortogonální projekce a ortogonální zobrazení

Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze

Lineární zobrazení. 1. A(x y) = A(x) A(y) (vlastnost aditivity) 2. A(α x) = α A(x) (vlastnost homogenity)

Symetrie molekul a stereochemie

1 Připomenutí vybraných pojmů

Z teorie je nutné znát pojmy: lineární funkcionál, jádro, hodnost a defekt lineárního funkcionálu. Také využijeme 2. větu o dimenzi.

Základní pojmy teorie struktury ideálního krystalu

1 Projekce a projektory


1 Topologie roviny a prostoru

Program SMP pro kombinované studium

Kvantová fyzika pevných látek

Symetrie molekul a stereochemie

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

14. přednáška. Přímka

7 Analytické vyjádření shodnosti

Variační počet 2. Prof. RNDr. Olga Krupková, DrSc. Autorizovaný zápis přednášek (letní semestr 2004/2005) Zapsal Jan Šustek

Variace na invarianci 2017 Kleinův Erlangenský program(lukáš Krump)

Variační počet 2. Prof. RNDr. Olga Krupková, DrSc. Obsahuje 1413 hypertextových odkazů. Autorizovaný zápis přednášek (letní semestr 2004/2005)

Bodové grupy symetrie

Matematika I 12a Euklidovská geometrie

Lineární algebra : Změna báze

grupa těleso podgrupa konečné těleso polynomy komutativní generovaná prvkem, cyklická, řád prvku charakteristika tělesa

Rotace ve 3D a kvaterniony. Eva Blažková a Zbyněk Šír (MÚ UK) - Rotace ve 3D a kvaterniony 1 / 16

Vlastnosti lineárních zobrazení a velikost vektorů

Přijímací zkoušky z matematiky pro akademický rok 2018/19 NMgr. studium Učitelství matematiky ZŠ, SŠ

Afinní transformace Stručnější verze

Syntetická geometrie I

2. prosince velikosti symboly a, b, je b ω a b = a b cosω (1) a. ω pro ω π/2, π platí a b = b a a (3) a b = a 1 b 1 + a 2 b 2 + a 3 b 3 (5)

Fyzika atomového jádra

Analýza napjatosti PLASTICITA

Obsah. Matematika. Obsah. Ljapunovova metoda. Volba LF

molekul organických sloučenin

Syntetická geometrie I

11. Skalární součin a ortogonalita p. 1/16

Šroubový pohyb rovnoměrný pohyb složený z posunutí a rotace. Šroubovice dráha hmotného bodu při šroubovém pohybu

6. Vektorový počet Studijní text. 6. Vektorový počet

TSO NEBO A INVARIANTNÍ ROZPOZNÁVACÍ SYSTÉMY

transformace je posunutí plus lineární transformace má svou matici vzhledem k homogenním souřadnicím [1]

1 Zobrazení 1 ZOBRAZENÍ 1. Zobrazení a algebraické struktury. (a) Ukažte, že zobrazení f : x

Těleso racionálních funkcí

[1] Motivace. p = {t u ; t R}, A(p) = {A(t u ); t R} = {t A( u ); t R}

15 Maticový a vektorový počet II

Skalární součin dovoluje zavedení metriky v afinním bodovém prostoru, tj. umožňuje nám určovat vzdálenosti, odchylky, obsahy a objemy.

Vybrané kapitoly z matematiky

1 Vektorové prostory a podprostory

Vlny v plazmatu. Narušení rovnováhy, perturbace se šíří prostorem => vlny Vlna musí být řešením příslušných rovnic plazmatu => módy

ŠROUBOVICE. 1) Šroubový pohyb. 2) Základní pojmy a konstrukce

PŘEDNÁŠKA 9 KŘIVKOVÝ A PLOŠNÝ INTEGRÁL 1. DRUHU

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Vlastní číslo, vektor

9. Bilineární formy. 9. Bilineární formy p. 1/14

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

Matematika III 10. týden Číselné charakteristiky střední hodnota, rozptyl, kovariance, korelace

R β α. Obrázek 1: Zadání - profil složený ze třech elementárních obrazců: 1 - rovnoramenný pravoúhlý trojúhelník, 2 - čtverec, 3 - kruhová díra

Zápočtová písemka z Matematiky III (BA04) skupina A

Co byste měl/a zvládnout po 6. týdnu

1 Analytická geometrie

terminologie předchozí kapitoly: (ϕ, Ω) - plocha, S - geometrický obraz plochy

7. Lineární vektorové prostory

Komplexní analýza. Reziduová věta a její aplikace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Úlohy k přednášce NMAG 101 a 120: Lineární algebra a geometrie 1 a 2,

IV120 Spojité a hybridní systémy. Jana Fabriková

Soustavy lineárních rovnic

Definice 13.1 Kvadratická forma v n proměnných s koeficienty z tělesa T je výraz tvaru. Kvadratická forma v n proměnných je tak polynom n proměnných s

Lineární algebra : Báze a dimenze

Drsná matematika III 3. přednáška Funkce více proměnných: Inverzní a implicitně definovaná zobrazení, vázané extrémy

Poznámky k Fourierově transformaci

Základní spádové metody

ZADÁNÍ ZKOUŠKOVÉ PÍSEMNÉ PRÁCE Z PŘEDMĚTU LINEÁRNÍ ALGEBRA PRO IT. Verze 1.1A

Kvantová mechanika - model téměř volných elektronů. model těsné vazby

Základní pojmy z lineární a multilineární algebry p.1/4

Goniometrie a trigonometrie

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

Lineární algebra : Metrická geometrie

19. Druhý rozklad lineární transformace

C Mapy Kikuchiho linií 263. D Bodové difraktogramy 271. E Počítačové simulace pomocí programu JEMS 281. F Literatura pro další studium 289

(. ) NAVIER-STOKESOVY ROVNICE. Symetrie. Obecně Navier-Stokesovy rovnice: = + u. Posuv v prostoru. Galileova transformace g U : t, r,

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Matematická analýza pro informatiky I.

Kovy - model volných elektronů

Kolmost rovin a přímek

Kapitola 11: Lineární diferenciální rovnice 1/15

1. Jordanův kanonický tvar

Diferenciální rovnice

Odchylka ekliptiky od roviny Galaxie

Matematický ústav Slezské univerzity v Opavě Učební texty k přednášce ALGEBRA II, letní semestr 2000/2001 Michal Marvan. 14.

Dá se ukázat, že vzdálenost dvou bodů má tyto vlastnosti: 2.2 Vektor, souřadnice vektoru a algebraické operace s vektory

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) LDR druhého řádu VMAT, IMT 1 / 22

Variace na invarianci 2018 Kleinův Erlangenský program(lukáš Krump)

Vlastní čísla a vlastní vektory

Rozvinutelné plochy. tvoří jednoparametrickou soustavu rovin a tedy obaluje rozvinutelnou plochu Φ. Necht jsou

Vlastní čísla a vlastní vektory

Transkript:

Metoda řezu a projekce jako model kvazikrystalu Zuzana Masáková 14. května 2010

Vlastnosti požadované od Σ R d Delonovská vlastnost: r, R, 0 < r R < + : (i) B(x, r) Σ = {x} pro x Σ; (ii) B(x, R) Σ pro x R d.

Vlastnosti požadované od Σ R d Delonovská vlastnost: r, R, 0 < r R < + : (i) B(x, r) Σ = {x} pro x Σ; (ii) B(x, R) Σ pro x R d. hezký difrakční obraz

Vlastnosti požadované od Σ R d Delonovská vlastnost: r, R, 0 < r R < + : (i) B(x, r) Σ = {x} pro x Σ; (ii) B(x, R) Σ pro x R d. hezký difrakční obraz konečná lokální složitost

Modely pevných látek Pro,hezký difrakční obraz nutné uspořádání atomů na dálku. (u krystalů periodicita)

Modely pevných látek Pro,hezký difrakční obraz nutné uspořádání atomů na dálku. (u krystalů periodicita) 1982 objev látky s,hezkým obrazem se symetriemi řádu 5, 2, 6 (symetrie icosahedronu)

Kvazikrystaly Ale: Icosahedronem nelze vyplnit prostor

Kvazikrystaly Ale: Icosahedronem nelze vyplnit prostor Mřížka v R 2, R 3 invariantní na rotaci řádu k k {2, 3, 4, 6}.

Kvazikrystaly Ale: Icosahedronem nelze vyplnit prostor Mřížka v R 2, R 3 invariantní na rotaci řádu k k {2, 3, 4, 6}. Jak získat model s pětičetnou symetríı? Projekcí: V dimezi 4 už mřížka se symetríı řádu 5 existuje!

Metoda ukroj a promítni

Metoda ukroj a promítni

Metoda ukroj a promítni Projekce: Π 1 zúženo na H prosté; Π 2 (H) husté ve V 2. Ω, omezená, otevřená Σ(Ω) = { Π 1 (x) x H, Π 2 (x) Ω },

Metoda ukroj a promítni Projekce: Π 1 zúženo na H prosté; Π 2 (H) husté ve V 2. Σ(Ω) = { Π 1 (x) x H, Π 2 (x) Ω }, Ω, omezená, otevřená Σ(Ω) je aperiodická a splňuje požadované vlastnosti Jak volit parametry, aby Σ(Ω) měla požadovanou symetrii?

Mřížka A 4 R 4 dána vektory e 1, e 2, e 3, e 4 2 1 0 0 1 1 2 1 0 2 0 1 2 1 0 0 1 2 s Gramovou maticí tj. svírají úhel (α i, α i+1 ) = 2π 3 e diagram: 1 e 2 e 3 e 4

Mřížka A 4 R 4 dána vektory e 1, e 2, e 3, e 4 2 1 0 0 1 1 2 1 0 2 0 1 2 1 0 0 1 2 s Gramovou maticí tj. svírají úhel (α i, α i+1 ) = 2π 3 e diagram: 1 e 2 e 3 e 4 Grupa W generována zrcadleními r i = r ei, r y (x) = x x y y y y A 4 je invariantní vůči W, protože r i e i = e i r i e i±1 = e i + e i±1 r i e j = e j pro j i > 1

Mřížka A 4 R 4 dána vektory e 1, e 2, e 3, e 4 2 1 0 0 1 1 2 1 0 2 0 1 2 1 0 0 1 2 s Gramovou maticí tj. svírají úhel (α i, α i+1 ) = 2π 3 e diagram: 1 e 2 e 3 e 4 Grupa W generována zrcadleními r i = r ei, r y (x) = x x y y y y A 4 je invariantní vůči W, protože r i e i = e i r i e i±1 = e i + e i±1 r i e j = e j pro j i > 1 Zobrazení r 1 r 3 r 2 r 4 je izometrie řádu 5.

Projekce do dimenze 2 a zlatý řez V 1 dán bazickými vektory u a v : A 4 : e 2 e 4 e 1 e 3 Π 1 τv v u τu Volba skaláru τ vyplyne. Definujme R 1 := Π 1 (r 1 r 3 )Π 1 1 a R 2 := Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1.

Projekce do dimenze 2 a zlatý řez V 1 dán bazickými vektory u a v : A 4 : e 2 e 4 e 1 e 3 Π 1 τv v u τu Volba skaláru τ vyplyne. Definujme R 1 := Π 1 (r 1 r 3 )Π 1 1 a R 2 := Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1. Pak R 2 (u) = Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1 (u) = Π 1r 2 r 4 (e 1 ) = Π 1 (e 1 + e 2 ) = u + τv R 2 (τu) = Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1 (τu) = Π 1r 2 r 4 (e 3 ) = Π 1 (e 2 + e 3 + e 4 ) = = τv + v + τu

Projekce do dimenze 2 a zlatý řez V 1 dán bazickými vektory u a v : A 4 : e 2 e 4 e 1 e 3 Π 1 τv v u τu Volba skaláru τ vyplyne. Definujme R 1 := Π 1 (r 1 r 3 )Π 1 1 a R 2 := Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1. Pak R 2 (u) = Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1 (u) = Π 1r 2 r 4 (e 1 ) = Π 1 (e 1 + e 2 ) = u + τv R 2 (τu) = Π 1 (r 2 r 4 )Π 1 1 (τu) = Π 1r 2 r 4 (e 3 ) = Π 1 (e 2 + e 3 + e 4 ) = Z linearity R 2 plyne R 2 (τu) = τr 2 u = τv + v + τu (τ + 1)v + τu = τu + τ 2 v a proto τ 2 = τ + 1.

Ze dvou možností zvoĺıme τ = 1 2 (1 + 5).

Ze dvou možností zvoĺıme τ = 1 2 (1 + 5). R 1 R 2 je izometrie: R 1 R 2 (u) = Π 1 (r 1 r 3 r 2 r 4 )(e 1 ) = Π 1 (e 2 + e 3 ) = τu + τv R 1 R 2 (v) = Π 1 (r 1 r 3 r 2 r 4 )(e 4 ) = Π 1 ( e 3 e 4 ) = τu v Proto τu + τv = u, τu + v = v.

Ze dvou možností zvoĺıme τ = 1 2 (1 + 5). R 1 R 2 je izometrie: R 1 R 2 (u) = Π 1 (r 1 r 3 r 2 r 4 )(e 1 ) = Π 1 (e 2 + e 3 ) = τu + τv R 1 R 2 (v) = Π 1 (r 1 r 3 r 2 r 4 )(e 4 ) = Π 1 ( e 3 e 4 ) = τu v Proto Dostaneme τu + τv = u, τu + v = v. u = v a u v = 1 2 τ u 2 = cos 4π 5 u 2. Vektory u a v jsou tedy stejné délky a svírají úhel 4 5 π.

Dihedrální grupa D 10 Grupa generovaná reflexemi R 1, R 2 a středovou symetríı x x

Dihedrální grupa D 10 Grupa generovaná reflexemi R 1, R 2 a středovou symetríı x x Orbita vektorů u, v V 1 D 10 : 5

Druhý kořen τ = 1 2 (1 5) pro definici Π 2 A 4 : e 2 e 1 e 4 e 3 Π 2 v τ v u τ u Opět u a v jsou stejné délky s úhlem 2 5 π. ( cos 2π 5 = 1 2 τ )

Druhý kořen τ = 1 2 (1 5) pro definici Π 2 A 4 : e 2 e 1 e 4 e 3 Π 2 v τ v u τ u Opět u a v jsou stejné délky s úhlem 2 5 π. ( cos 2π 5 = 1 2 τ ) Bod ae 1 + be 2 + ce 3 + de 4 mřížky A 4 se zobrazuje : Π 1 (a, b, c, d) = (a + τb)v + (c + τd)u Π 2 (a, b, c, d) = (a + τ b)v + (c + τd )u A máme Σ(Ω) = {(a + τb)v + (c + τd)u a, b, c, d Z, (a + τ b)v + (c + τd )u Ω}.

Jak volit Ω? Σ(Ω) má desetičetnou symetrii Ω má desetičetnou symetrii.

Jak volit Ω? Σ(Ω) má desetičetnou symetrii Ω má desetičetnou symetrii. Např. Ω kruh se středem v počátku:

Voronojovo a Delonovo dla z de nı

Obecněji Rotace o úhel 2π k pro k N vyžaduje iracionalitu cos 2π k. Experimentálně pozorované: 8-, 10- a 12-ti četné symetrie cos 2π k kvadratické číslo. 2 cos 2π 8 + 1 = 1 + 2 stříbrný řez x 2 = 2x + 1 2 cos 2π 10 = 1 2 (1 + 5) zlatý řez x 2 = x + 1 2 cos 2π 12 + 2 = 2 + 3 bronzový řez x 2 = 4x 1

Obecněji Rotace o úhel 2π k pro k N vyžaduje iracionalitu cos 2π k. Experimentálně pozorované: 8-, 10- a 12-ti četné symetrie cos 2π k kvadratické číslo. 2 cos 2π 8 + 1 = 1 + 2 stříbrný řez x 2 = 2x + 1 2 cos 2π 10 = 1 2 (1 + 5) zlatý řez x 2 = x + 1 2 cos 2π 12 + 2 = 2 + 3 bronzový řez x 2 = 4x 1 Ostatní nekrystalografické symetrie iracionalita vyššího řádu (např. k = 7 kubické číslo.)

Děkuji za pozornost.