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沿条带重复的图案
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到目前为止,每次变换都保持一个点不动(镜面线或中心)。现在我们要加入两种会移动的变换。
滑移反射不等同于平移(形状最终被翻转了),也不等同于单纯的反射(形状沿直线移动了)。和平移一样,它也没有不动点。
这四种变换合称为平面的等距变换:反射、旋转、平移和滑移反射。“等距”意味着“度量相同”:距离和角度保持不变。平面没有其他等距变换。任何保持所有距离不变的变换都是这四种之一。
饰带。 饰带图案是在一个方向上沿条带无限重复的图案,就像墙上的边框、陶罐上的带状装饰或一排栅栏柱。数学家已经证明,就对称类型而言,恰好有7 种饰带群,不多也不少。每一种都是以下要素的不同组合:沿条带的平移、水平镜面线(沿条带方向)、垂直镜面线、半转和滑移反射。区分它们的一个简便方法是观察同一图案单元的一排:
| 饰带类型 | 典型示例 | 除平移外的对称性 |
|---|---|---|
| 跳 | 一排字母 F | 无 |
| 步 | 左右交替的脚印 | 滑移反射 |
| 跃 | 一排字母 D | 水平镜面线 |
| 侧滑 | 一排字母 A | 垂直镜面线 |
| 旋转跳 | 一排字母 N | 半转 |
| 旋转侧滑 | 锯齿形线条 | 垂直镜面、半转、滑移 |
| 旋转跃 | 一排字母 H | 水平和垂直镜面、半转 |
“跳”、“步”、“跃”、“侧滑”、“旋转跳”、“旋转侧滑”和“旋转跃”这些名称源自数学家 John Conway 描述行走者或舞者如何复制图案的俏皮方式。你不需要死记硬背它们。重要的是这个列表是完整的:拿任何边框图案,找出它具有哪些对称性,它必然恰好落入这 7 个类别中的一个。
沿直线路径排列的左右脚印图案具有哪种对称性?
一共有多少种不同的带状群?
非零平移是否有不动点(即保持位置不变的点)?