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點群
來源:互聯網

點群(小數點 group)是指一個三維的有限圖形或物體中全部對稱要素的集合。在數學中,點群特指固定一點不動的幾何對稱(等距同構)的群,存在于任何維度的歐幾里得空間中。

簡介

點群不僅存在于三維空間,它們也可以在任何維度的歐幾里得空間中找到。在二維空間中,點群有時被稱為野薔薇圖案群(rosette group),這種群體常用于描述裝飾品的對稱性。而在三維空間中,點群被廣泛應用于化學領域,尤其是在描述分子的對稱性以及形成共價鍵分子軌道時,有時也被稱為分子點群。根據晶體局限定理,每個維度中都存在無限多個離散點群,但只有有限多個點群與平移對稱相容。具體來說,在一維空間中有2個,二維空間中有10個,而三維空間中有32個,這些特定的點群被稱為晶體點群。

二維中

二維點群可以根據其對稱性的不同分為兩類:僅具有旋轉對稱性的和同時具有旋轉及鏡射對稱性的。循環群Cn(Zn抽象群類型)由360/n度及其整數倍的旋轉構成。例如,卐符號的對稱群C4,包含了0度、90度、180度及270度的旋轉。而正方形的對稱群屬于二面體群Dn(Dihn抽象群類型),包含了與旋轉對稱性數量相同的鏡射對稱性。圓由于其無限的旋轉對稱性,也具有無限的鏡射對稱性,但在形式上,圓群S1與Dih(S1)是不同的,因為它明確地包含了鏡射。此外,一個無限群并不需要是連續的,例如存在一個由360/√2度的整數倍旋轉組成的群,但其中不包含180度的旋轉。Cn和Dn群中n=1,2,3,4,6的情況可以與平移對稱相結合,有時甚至可以以多種方式結合,因此這十個群可以產生出17個壁紙群。

一般性

在任何維度d的空間中,所有可能的定點等距同構的連續群都是正交群,標記為O(d);而所有可能的旋轉對稱性的連續子群則是特殊正交群,標記為SO(d)。這些標記并非來自向夫立符號,而是源自李群理論中的習慣用法。

參考資料 >

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