作者 | 扬帆起航 552来源 | 小谜题大世界
上期我们介绍了 5 种“特殊”的四边形,这些四边形的边都可以分成两组,且每组都是滑移反射关系或各自中心对称。事实上,边与边之间还有旋转相同的关系,这便有可能形成其他的四边形的密铺方式,例如下面 4 种密铺方式。
1. 含 120° 的菱形首先,菱形是特殊的平行四边形,换句话说,平行四边形的 3 种密铺方式,菱形都满足。我们需要找的是菱形独有的密铺方式。而菱形的特点是邻边相等,要利用这一特点,就很自然地考虑到旋转。
连接正六边形的中心与三个不相邻的顶点,可以将正六边形分成三个全等的含 120° 菱形。因此,我们可以先将含 120° 角的菱形绕 120° 角的顶点旋转 2 次 120°,形成一个正六边形。然后正六边形再密铺平面。
那么,这样的密铺方式下,每个菱形可以如何变形呢?
如上图,每个菱形的两组邻边旋转 120° 相同。
2. 含 60° 和 120° 的筝形除了第一期所讲的任意筝形的密铺方式外,事实上还有一种特殊筝形的密铺方式。
连接正三角形的中心与各边中点,可以将正三角形划分为 3 个全等的筝形。因此我们可以先将这种筝形绕 120° 角的顶点旋转 2 次 120°,形成一个正三角形。然后正三角形再密铺平面。
那么,这样的密铺方式下,每个筝形可以如何变形呢?
如上图,每个筝形的一组邻边旋转 120° 相同,一组邻边旋转 60° 相同。
3. 正方形(1)正方形含有菱形的所有密铺方式,并且另外多了一个特点,即含有 90° 的内角。因此我们可以先将单个正方形绕一个顶点旋转 3 次 90°,形成一个 2×2 的大正方形。然后大正方形再密铺平面。
那么,这样的密铺方式下,每个正方形可以如何变形呢?
如上图,每个正方形的两组邻边分别旋转 90° 相同。
(2)在此基础上,笔者发现了另外一种能密铺的正方形结构。如下图,同种正方形 A、B、C、D 铺成一个大正方形。每个小正方形的一组邻边旋转 90° 相同且各自轴对称,另一组各自中心对称。正方形 A 绕点 P、Q 旋转 180° 分别得到 B 和 C。C 绕点 O 逆时针旋转 90° 再左右镜像,得到 D。
不难看出,这样得到的大正方形,其两组邻边滑移反射,即为第一期中筝形的变形结构。其密铺结果如下:
参考文献:
1.en.tessellations-nicolas.com/method.php
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