heal.abstract |
Η εργασία αυτή έχει ως κεντρικό αντικείμενο μελέτης τα πολύεδρα. Υπάρχουν τρεις διακριτές θεματικές ενότητες, κάθε μία από τις οποίες προσεγγίζει τα πολύεδρα από διαφορετικό κλάδο των Μαθηματικών. Στην πρώτη ενότητα, παρουσιάζονται τα βασικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά των πολυγώνων και των πολυέδρων και μελετώνται τα κυρτά πολύεδρα με κανονικές έδρες, δηλαδή τα 5 Πλατωνικά στερεά, τα 13 Αρχιμήδεια στερεά, τα 92 στερεά του Johnson και οι οικογένειες των πρισμάτων και αντιπρισμάτων. Στη συνέχεια, αποδεικνύεται η μοναδικότητα των Πλατωνικών και Αρχιμήδειων στερεών κι ο τύπος του Euler με τη βοήθεια γραφημάτων. Τέλος, γίνεται αναφορά στα αστεροειδή πολύεδρα, που είναι μη κυρτά. Στη δεύτερη ενότητα, εξετάζονται τα πολύεδρα από αλγεβρικής σκοπιάς. Μελετώνται όλοι οι πιθανοί τύποι συμμετρίας που μπορεί να έχει ένα πολύεδρο, δηλαδή στροφές γύρω από κάποιον άξονα, ή ανακλάσεις ως προς κάποιο επίπεδο. Στην τρίτη και τελευταία ενότητα, μελετάται η τοπολογική φύση των πολυέδρων. Η βασική ιδέα, εδώ, είναι να πάρουμε ένα πολύεδρο, να το «σπάσουμε» σε μικρότερα ίσα μεταξύ τους πολύεδρα και στη συνέχεια να τα κολλήσουμε κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να πάρουμε ένα νέο πολύεδρο, διαφορετικό από το πρώτο. Δύο πολύεδρα για τα οποία «δουλεύει» η παραπάνω διαδικασία καλούνται σύμμετρα και προφανώς έχουν τον ίδιο όγκο. Το ερώτημα που μας απασχολεί είναι αν δύο πολύεδρα με τον ίδιο όγκο, είναι απαραίτητα και σύμμετρα. Για να απαντήσουμε, ανατρέχουμε στο 3ο πρόβλημα του Hilbert, το οποίο θέτει το ίδιο ερώτημα, με τη διαφορά ότι σ’ αυτό δεν απαιτείται να «σπάσουμε» το αρχικό μας πολύεδρο σε ίσα μεταξύ τους πολύεδρα, αλλά σε τυχαία πολύεδρα (όχι απαραίτητα ίσα μεταξύ τους). Σκιαγραφώντας τη λύση του προβλήματος αυτού, απαντάμε και στο αρχικό μας ερώτημα. |
el |