हेरोनियन टेट्राहेड्रॉन
एक हेरोनियन टेट्राहेड्रॉन[1] (जिसे हेरॉन टेट्राहेड्रॉन भी कहा जाता है[2] या सही पिरामिड[3]) एक चतुष्फलक है जिसके किनारे की लंबाई, फलक का क्षेत्रफल और आयतन सभी पूर्णांक हैं। इसलिए चेहरे सभी हेरोनियन त्रिकोण होने चाहिए। प्रत्येक हेरोनियन चतुष्फलक को यूक्लिडियन अंतरिक्ष में व्यवस्थित किया जा सकता है ताकि इसके शीर्ष निर्देशांक भी पूर्णांक हों।[1]
उदाहरण
लियोनहार्ड यूलर के लिए जाना जाने वाला एक उदाहरण एक हेरोनियन श्लाफली ऑर्थोशेम है, एक टेट्राहेड्रॉन जिसमें तीन किनारों का मार्ग तीन समन्वय अक्षों के समानांतर होता है और सभी चेहरे सही त्रिकोण होते हैं। अक्ष-समानांतर किनारों के पथ पर किनारों की लंबाई 153, 104, और 672 है, और अन्य तीन किनारों की लंबाई 185, 680 और 697 है, जो पायथागॉरियन ट्रिपल्स (153,104,185) द्वारा वर्णित चार समकोण त्रिभुज चेहरों का निर्माण करती है। 104,672,680), (153,680,697), और (185,672,697)।[4]
रेनहोल्ड हॉपी द्वारा 1877 में हेरोनियन टेट्राहेड्रा के आठ उदाहरणों की खोज की गई थी।[5]
117 (संख्या) अभिन्न किनारे की लंबाई के साथ एक आदर्श टेट्राहेड्रॉन के सबसे लंबे किनारे की सबसे छोटी संभव लंबाई है। इसके अन्य किनारों की लंबाई 51, 52, 53, 80 और 84 है।[3] 8064 पूर्ण चतुष्फलक का सबसे छोटा संभव आयतन है (और 6384 सबसे छोटा संभव पृष्ठीय क्षेत्रफल है)। इस मात्रा और सतह क्षेत्र के साथ हेरोनियन टेट्राहेड्रॉन की अभिन्न किनारे की लंबाई 25, 39, 56, 120, 153 और 160 है।[6]
1943 में, ई.पी. स्टार्क ने एक और उदाहरण प्रकाशित किया, जिसमें दो फलक समद्विबाहु त्रिभुज हैं जिनका आधार 896 और भुजाएँ 1073 हैं, और अन्य दो फलक भी समद्विबाहु त्रिभुज हैं जिनका आधार 990 और समान भुजाएँ हैं।[7] हालांकि, स्टार्क ने इसकी मात्रा की रिपोर्ट करने में एक त्रुटि की है जो व्यापक रूप से कॉपी हो गई है।[2] सही आयतन है 124185600, स्टार्क द्वारा रिपोर्ट की गई संख्या से दोगुनी है।[8]
सास्चा कुर्ज़ ने सभी हेरोनियन टेट्राहेड्रा को सबसे लंबे किनारे की लंबाई के साथ खोजने के लिए कंप्यूटर खोज एल्गोरिदम का उपयोग किया है 600000.[9]
वर्गीकरण, अनंत परिवार, और विशेष प्रकार के चतुष्फलक
एक नियमित टेट्राहेड्रॉन (सभी चेहरे समबाहु होने के साथ) एक हेरोनियन टेट्राहेड्रोन नहीं हो सकता है, क्योंकि नियमित टेट्राहेड्रा के लिए जिसकी किनारे की लंबाई पूर्णांक होती है, चेहरे के क्षेत्र और आयतन अपरिमेय संख्या होते हैं।[10] इसी कारण से किसी भी हेरोनियन चतुष्फलक के एक फलक के रूप में एक समबाहु त्रिभुज नहीं हो सकता।[3]
असीम रूप से कई हेरोनियन टेट्राहेड्रा हैं, और अधिक दृढ़ता से कई हेरोनियन डिफेनोइड्स, टेट्राहेड्रा हैं जिनमें सभी चेहरे सर्वांगसम हैं और विपरीत पक्षों के प्रत्येक जोड़े की लंबाई समान है। इस मामले में, छह के बजाय टेट्राहेड्रोन का वर्णन करने के लिए केवल तीन किनारे की लंबाई की आवश्यकता होती है, और हेरोनियन टेट्राहेड्रा को परिभाषित करने वाली लंबाई के ट्रिपल को एक अण्डाकार वक्र का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है।[3][11] असीम रूप से कई हेरोनियन टेट्राहेड्रा भी हैं जिनमें चार समान किनारों की लंबाई का चक्र है, जिसमें सभी चेहरे समद्विबाहु त्रिभुज हैं।[2]
असीम रूप से कई हेरोनियन द्विभाजित टेट्राहेड्रा भी हैं। इस प्रकार के टेट्राहेड्रा को उत्पन्न करने की एक विधि अक्ष-समानांतर किनारे की लंबाई प्राप्त करती है , , और शक्तियों के दो बराबर योग से
सूत्रों का उपयोग करना
उदाहरण के लिए, लियोनहार्ड यूलर की पहचान से इस तरह व्युत्पन्न टेट्राहेड्रॉन, , है , , और के बराबर 386678175, 332273368, और 379083360, समकोण त्रिभुज के कर्ण के साथ के बराबर 509828993, समकोण त्रिभुज का कर्ण के बराबर 504093032, और शेष दो भुजाओं का कर्ण बराबर 635318657.[8] इन टेट्राहेड्रा के लिए, , , और एक यूलर ईंट के किनारों की लंबाई बनाएं#लगभग-परिपूर्ण घनाभ|लगभग-परिपूर्ण घनाभ, एक आयताकार घनाभ जिसमें भुजाएँ, तीन में से दो विकर्ण, और शरीर का विकर्ण सभी पूर्णांक हैं।[4]
हेरोनियन त्रिकोणीय चतुर्भुज का कोई उदाहरण नहीं मिला था और किसी ने भी यह साबित नहीं किया है कि कोई भी अस्तित्व में नहीं है।
सभी हेरोनियन टेट्राहेड्रा का पूर्ण वर्गीकरण अज्ञात रहता है।[1][2]
संबंधित आकार
हेरोनियन त्रिभुजों की एक वैकल्पिक परिभाषा यह है कि वे दो पायथागॉरियन त्रिगुणों को एक आम पक्ष के साथ जोड़कर बनाया जा सकता है। इस परिभाषा को भी तीन आयामों के लिए सामान्यीकृत किया गया है, जिससे टेट्राहेड्रा के एक अलग वर्ग की ओर अग्रसर होता है जिसे हेरोन टेट्राहेड्रा भी कहा जाता है।[12]
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Marshall, Susan H.; Perlis, Alexander R. (2013), "Heronian tetrahedra are lattice tetrahedra" (PDF), American Mathematical Monthly, 120 (2): 140–149, doi:10.4169/amer.math.monthly.120.02.140, MR 3029939, S2CID 15888158
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Chisholm, C.; MacDougall, J. A. (2006), "Rational and Heron tetrahedra", Journal of Number Theory, 121 (1): 153–185, doi:10.1016/j.jnt.2006.02.009, MR 2268761
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Buchholz, Ralph Heiner (1992), "Perfect pyramids" (PDF), Bulletin of the Australian Mathematical Society, 45 (3): 353–368, doi:10.1017/S0004972700030252, MR 1165142, archived from the original (PDF) on October 27, 2009
- ↑ 4.0 4.1 Gardner, Martin (1983), "Chapter 2: Diophantine Analysis and Fermat's Last Theorem", Wheels, Life and Other Mathematical Amusements, W. H. Freeman, pp. 10–19, Bibcode:1983wlom.book.....G; see in particular page 14
- ↑ Hoppe, R. (1877), "Über rationale Dreikante und Tetraeder", Archiv der Mathematik und Physik, 61: 86–98, as cited by Chisholm & MacDougall (2006)
- ↑ Peterson, Ivars (July 2003), "Math Trek: Perfect Pyramids", Science News, archived from the original on February 20, 2008
- ↑ Starke, E. P. (June–July 1943), "E 544: A commensurable tetrahedron", Problems and solutions, The American Mathematical Monthly, 50 (6): 390, doi:10.2307/2303724, JSTOR 2303724
- ↑ 8.0 8.1 "Problem 930" (PDF), Solutions, Crux Mathematicorum, 11 (5): 162–166, May 1985
- ↑ Kurz, Sascha (2008), "On the generation of Heronian triangles", Serdica Journal of Computing, 2 (2): 181–196, arXiv:1401.6150, MR 2473583
- ↑ Coxeter, H. S. M. (1973), Regular Polytopes (3rd ed.), Dover, Table I(i), pp. 292–293
- ↑ Güntsche, R. (1907), "Rationale Tetraeder mit kongruenten Seiten", Sitzungsberichte der Berliner Mathematische Gesellschaft, 6: 38–53, as cited by Chisholm & MacDougall (2006)
- ↑ Lin, C.-S. (November 2011), "95.66 The reciprocal volume of a Heron tetrahedron", The Mathematical Gazette, 95 (534): 542–545, doi:10.1017/S0025557200003740, JSTOR 23248533 (about a different concept with the same name)
