Поступательная симметрия - Translational symmetry

Для трансляционных инвариантных функций ${\displaystyle f:\mathbb {R} ^{2}\rightarrow \mathbb {R} }$ это ${\displaystyle f(A)=f(A+t)}$. В Мера Лебега является примером такой функции.

В геометрия, чтобы перевести геометрическую фигуру стоит перемещать с одного места на другое, не вращая. Перевод «скользит» по а: Т_а(п) = п + а.

В физика и математика, непрерывный поступательная симметрия это инвариантность системы уравнений при любом переносе. Дискретный перевод симметрия инвариантен относительно дискретный перевод.

Аналогично оператор А на функциях называется трансляционно инвариантной относительно оператор перевода ${\displaystyle T_{\delta }}$ если результат после нанесения А не изменяется при переводе функции аргумента.

${\displaystyle \forall \delta \ Af=A(T_{\delta }f).\,}$

Законы физики трансляционно инвариантны относительно пространственного переноса, если они не различают разные точки в пространстве. Согласно с Теорема Нётер, пространственная трансляционная симметрия физической системы эквивалентна закон сохранения импульса.

Трансляционная симметрия объекта означает, что конкретный перевод не меняет объект. Для данного объекта переводы, к которым это применимо, образуют группу, группа симметрии объекта или, если объект имеет больше видов симметрии, подгруппу группы симметрии.

Геометрия

Трансляционная инвариантность подразумевает, что по крайней мере в одном направлении объект бесконечен: для любой данной точки п, множество точек с одинаковыми свойствами из-за трансляционной симметрии образуют бесконечное дискретное множество {п + па | п ∈ Z} = п + Z а. Фундаментальные домены, например, ЧАС + [0, 1] а для любого гиперплоскость ЧАС для которого а имеет самостоятельное направление. Это в 1D a отрезок, в 2D - бесконечная полоса, а в 3D - плита, так что вектор, начинающийся с одной стороны, заканчивается с другой стороны. Обратите внимание, что полоса и плита не обязательно должны быть перпендикулярны вектору, следовательно, они могут быть уже или тоньше, чем длина вектора.

В пространствах с размерностью больше 1 может быть множественная трансляционная симметрия. Для каждого набора k независимых векторов трансляции, группа симметрии изоморфна Z^k. В частности, кратность может быть равна размерности. Это означает, что объект бесконечен во всех направлениях. В этом случае набор всех переводов образует решетка. Разные базы векторов трансляции порождают одну и ту же решетку если и только если один преобразуется в другой матрицей целых коэффициентов, из которых абсолютная величина из детерминант равно 1. абсолютная величина из детерминант матрицы, образованной набором векторов трансляции, является гиперобъемом п-размерный параллелепипед набор подчиняется (также называемый covolume решетки). Этот параллелепипед представляет собой фундаментальный регион симметрии: возможен любой узор на нем или внутри него, и это определяет весь объект. Смотрите также решетка (группа).

Например. в 2D вместо а и б мы также можем взять а и а − би т. д. В целом в 2D можно взять па + qб и ра + sб для целых чисел п, q, р, и s такой, что пс − qr равно 1 или -1. Это гарантирует, что а и б сами являются целочисленными линейными комбинациями двух других векторов. В противном случае не все переводы возможны с другой парой. Каждая пара а, б определяет параллелограмм, все с одинаковой площадью, величина перекрестное произведение. Один параллелограмм полностью определяет весь объект. Без дополнительной симметрии этот параллелограмм является фундаментальной областью. Векторы а и б могут быть представлены комплексными числами. Для двух заданных точек решетки эквивалентность выбора третьей точки для создания формы решетки представлена модульная группа, увидеть решетка (группа).

В качестве альтернативы, например, прямоугольник может определять весь объект, даже если векторы переноса не перпендикулярны, если он имеет две стороны, параллельные одному вектору переноса, в то время как другой вектор переноса, начинающийся с одной стороны прямоугольника, заканчивается на противоположной стороне.

Например, представьте плитку с равными прямоугольными плитками с асимметричным узором на них, все ориентированы одинаково, в ряды, со сдвигом для каждой строки доли, а не половины плитки, всегда одинакового, тогда мы имеем только трансляционная симметрия, группа обоев п1 (то же самое без смены). При вращательной симметрии второго порядка рисунка на плитке имеем п2 (большая симметрия рисунка на плитке не меняет этого из-за расположения плиток). Прямоугольник - более удобная единица измерения как фундаментальная область (или набор из двух), чем параллелограмм, состоящий из части плитки и части другой.

В 2D может быть трансляционная симметрия в одном направлении для векторов любой длины. Одна линия, расположенная не в одном направлении, полностью определяет весь объект. Точно так же в 3D может существовать трансляционная симметрия в одном или двух направлениях для векторов любой длины. Один самолет (поперечное сечение ) или линия, соответственно, полностью определяет весь объект.

Примеры

Текст

Пример трансляционной симметрии в одном направлении в 2D nr. 1) это:

Примечание. Этот пример не является примером симметрии вращения.

пример пример пример пример пример пример пример пример

(получите то же самое, переместив одну линию вниз и две позиции вправо), и трансляционной симметрии в двух направлениях в 2D (группа обоев p1):

* |* |* |* | |* |* |* |*|* |* |* |** |* |* |* | |* |* |* |*|* |* |* |* 

(получите то же самое, переместив на три позиции вправо или на одну строку вниз и две позиции вправо; следовательно, получите то же самое, переместившись на три строки вниз).

В обоих случаях нет ни зеркальной симметрии, ни вращательной симметрии.

Для данного перемещения пространства мы можем рассматривать соответствующий перенос объектов. Объектами, обладающими хотя бы соответствующей трансляционной симметрией, являются фиксированные точки последних не следует путать с неподвижными точками перемещения пространства, которых не существует.

Исчисление

Отношение «меньше чем» для действительных чисел инвариантно относительно перевода.

• В преобразование Фурье с последующим вычислением абсолютных значений является трансляционно-инвариантным оператором.
• Отображение из полиномиальная функция до полиномиальной степени является трансляционно-инвариантным функционалом.
• В Мера Лебега это полный переводно-инвариантный мера.

Смотрите также

• Скользящее отражение
• Смещение
• Периодическая функция
• Решетка (группа)
• Оператор трансляции (квантовая механика)
• Вращательная симметрия
• Симметрия Лоренца
• Мозаика
• математика волн и циклов

использованная литература

• Стенгер, Виктор Дж. (2000) и MahouShiroUSA (2007). Вневременная реальность. Книги Прометея. Особенно гл. 12. Нетехнический.