0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Icosahedral Equation

المؤلف:  Crass, S

المصدر:  Solving the Quintic by Iteration in Three Dimensions" 9 Mar 1999

الجزء والصفحة:  ...

19-1-2019

3511

+

-

20

Icosahedral Equation

 IcosahedralEquationOrientations

There are a number of algebraic equations known as the icosahedral equation, all of which derive from the projective geometry of the icosahedron. Consider an icosahedron centered (0,0,0), oriented with z-axis along a fivefold (C_5) rotational symmetry axis, and with one of the top five edges lying in the xz-plane (left figure). In this figure, vertices are shown in black, face centers in red, and edge midpoints in blue.

IcosahedralEquationProjections

The simplest icosahedral equation is defined by projecting the vertices of the icosahedron with unit circumradius using a stereographic projection from the south pole of its circumsphere onto the plane z=0, and expressing these vertex locations (interpreted as complex quantities in the complex xy-plane) as roots of an algebraic equation. The resulting projection is shown as the left figure above, with black dots being the vertex positions. The resulting equation is

 f(z,1)=z(z^(10)+11z^5-1)=0,

(1)

where z here refers to the coordinate in the complex plane (not the height above the projection plane), and the equation is of order 11 instead of 12 since the vertex at (0,0,-1) is transformed to infinity and has been omitted. Writing the above equation in symmetric form gives

 f(u,v)=uv(u^(10)+11u^5v^5-v^(10)).

(2)

If the icosahedron with unit inradius is instead projected (second figure above), the equation expressing the positions of the face centers (red dots) is given by

 H(z,1)=z^(20)-228z^(15)+494z^(10)+228z^5+1,

(3)

or in symmetric form,

 H(u,v)=u^(20)+v^(20)+228(u^5v^(15)-u^(15)v^5)+494u^(10)v^(10).

(4)

Finally, if the icosahedron with unit midradius is projected (right figure above), the equation expressing the positions of the edge midpoints (blue dots) is given by

 T(z,1)=z^(30)+522z^(25)-10005z^(20)-10005z^(10)-522z^5+1,

(5)

or in symmetric form,

 T(u,v)=u^(30)+v^(30)+522(u^(25)v^5-u^5v^(25))-10005(u^(20)v^(10)+u^(10)v^(20)).

(6)

Note that because these equations involve variables to multiples of the power 5, rotating the solid by 2pi/10 radians changes transforms the quantities from z^5 to (ze^(2pii/10))^5=-z^5, producing the same equations modulo minus signs in odd powers of z^5, corresponding to flipping the positions of the roots about the imaginary axis.

Combining f(u,v) and T(u,v) gives a general equation commonly known as "the" icosahedral equation,

 I(u,v,Z)=f(u,v)-T(u,v)Z=0.

(7)

Hunt (1996) considers a "dehomogenized" icosahedral equation given by

(8)

IcosahedralEquationOrientations2IcosahedralEquationProjections2

If the icosahedron is instead oriented so that the top and bottom faces are parallel to the xy-plane, the corresponding equation giving its projected vertices is

 z^(12)+11sqrt(5)z^9-33z^6-11sqrt(5)z^3+1.

(9)


REFERENCES:

Crass, S. "Solving the Quintic by Iteration in Three Dimensions" 9 Mar 1999. http://arxiv.org/abs/math.DS/9903054.

Doyle, P. and McMullen, C. "Solving the Quintic by Iteration." Acta Math. 163, 151-180, 1989.

Fricke, R. Lehrbuch der Algebra, Vol. 2. Braunschweig, Germany: Vieweg, 1926.

Hunt, B. The Geometry of Some Special Arithmetic Quotients. New York: Springer-Verlag, p. 146, 1996.

King, R. B. and Cranfield, E. R. Comput. Math. Appl. 24, 13, 1992.

Klein, F. "Further Investigations on the Icosahedron." Math. Ann. 121, 503, 1877.

Klein, F. "Sull' equazione dell' Icosaedro nella risoluzione delle equazioni del quinto grado [per funzioni ellittiche]." Reale Istituto Lombardo, Rendiconto, Ser. 2 10, 1877.

Klein, F. Lectures on the Icosahedron and the Solution of Equations of the Fifth Degree. New York: Dover, 1956. Republished with commentaries by P. Slodowy, Basel: Birkhäuser, 1993.

Magot, N. and Zvonkin, A. "Belyi Functions for Archimedean Solids." Disc. Math. 217, 249-271, 2000.

McKean, H. and Moll, V. Elliptic Curves: Function Theory, Geometry, Arithmetic. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1997.

Trott, M. "Solution of Quintics with Hypergeometric Functions." §3.13 in The Mathematica GuideBook for Symbolics. New York: Springer-Verlag, 2005.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد