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$\开始组$

在Mathematica中,GraphData[{“UnitDistance”,{21,2}}]

七边形单元

这个42边图是刚性的吗?它的色数是4。如果它是软盘的,那么它可能会成为高色图形研究中的一个有趣工具。

这个七边形支撑的当前记录是59,所以这个比那个好。

$\端组$
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  • $\开始组$ 诚挚邀请您回答这个问题. $\端组$ 2020年12月19日9:02
  • 1
    $\开始组$ 如果为每条边指定一个合适的方向,并对三角形进行不同的着色,那么这就是$\mathbb Z_7\times\mathbbZ_3$的Cayley图。 $\端组$ 2020年12月20日19:19

2个答案2

重置为默认值
4
$\开始组$

图形是刚性的。事实上,我将展示以下内容$35$-通过删除一个三角形的两个内部顶点而形成的边图是(至少)刚性的:

我们首先需要用尽可能少的参数(与长度和角度等度量相关的参数)找到图的顶点的参数化;三个参数就足够了。修复美元$十亿美元$在下图中,将角度设置为参数$\字母_1、\字母_2、\字母_3$向量$\vec{A0}、\vec}B1}、\ vec{B2}$用……制造$\vec{AB}$,然后按以下顺序构造剩余编号的每个点距离的点$1$远离两个已经确定的点(具体施工顺序见本答案末尾的程序。)

定义函数$f:\mathbb R^3\到\mathbb R^3$作为$$f(\α_1,\α_2,\α_3)=(d(11,12),d(13,14),d$$即,它返回三条厚边的长度,这些边不是作为构造的一部分创建的,而是在图形中。设规则支撑七角形对应的参数为$\alpha_1^*,\alpha_2^*,\ alpha_3^*$; 清晰地$f(\alpha_1^*,\alpha_2^*,\ alpha_3^*)=(1,1,1)$.检查($35$-边)图,我们构造雅可比矩阵 J美元$属于$f美元$$(\alpha_1^*,\alpha_2^*,\ alpha_3^*)$; 如果它有完整的等级,我们可以立即得出结论(无限小地一阶)刚性。

事实证明J美元$是一个$3×3$秩矩阵$2$这并不意味着图形不是刚性的;我们仍然需要分析$f美元$沿着与这个秩缺陷相关联的无穷小运动J美元$.这样的运动是由J美元$; 假设这个元素是$(\增量_1,\增量_2,\增量_3)$.定义$$g(t)=f(\alpha_1^*+t\delta_1,\alpha_2^*+t_delta_2,\alfa_3^*+d\delta_3)$$当我们绘图时$克$对于$t(美元)$在零点附近,我们得到了以下图形(蓝色、红色和绿色线按顺序表示三个坐标):

所有三条厚边的长度分别位于$1$结合雅可比矩阵的结果,我们推断所述长度为 $1$在一个被刺破的街区$(\alpha_1^*,\alpha_2^*,\ alpha_3^*)$,所以$35$-边缘图是(二阶的)刚性。

最后,可以很容易地看出$35$-边图是拉曼图通过Henneberg构造,在不使图形灵活的情况下,不能删除任何边。


#!/usr/bin/env python3从mpmath导入*mp.dps=100定义cu(z1,z2):#构造距离z1和z2为1的点,#从z1到z2的行的左侧。m=(z1+z2)/2d、 θ=极坐标(z2-z1)返回m+sqrt(1-d*d/4)*expj(θ+pi/2)定义f(a1,a2,a3):#图的顶点的渐进构造。#返回三对顶点之间的距离#在建设中没有直接关系,但仍有联系#边缘。A=mpf(0)B=mpf(1)p0=导出(a1)p1=1+expj(a2)p2=1+expj(a3)p3=铜(p1,p0)p4=铜(B,p1)p5=铜(p0,p3)p6=铜(p2,p5)p7=铜(p4,p6)p8=铜(p6,p2)p9=铜(p8,A)p10=铜(A,p9)p11=铜(p0,p7)p12=铜(p9,p7)p13=铜(p12,p1)p14=铜(p5,p10)p15=铜(p13,p14)返回abs(p11-p12)、abs(p13-p14)、abs(p15-p2)#预期解决方案的已知参数。a2精确到1.43262130059。。。a1=5*pi/7a2=相位(多根([10])a3=2*pi/7#f的雅可比矩阵定义fderiv(i,j):ff=λx,y,z:f(x,y、z)[i]dvec=元组(范围(3)中n的int(n==j))返回差异(ff,(a1,a2,a3),dvec)J=矩阵([[fderiv(i,J)代表范围(3)中的J]代表范围(2)中的i])#J在参比溶液中为缺秩,#即框架不是一阶(无穷小)刚性的。#不用担心。分析f在一个无穷小运动中的行为。。。_,西格玛,V=svd(J)nprint(印章(Sigma))da1,da2,da3=伏[2,:]定义g(z):返回f(a1+z*da1,a2+z*da2,a3+z*da3)#三根“测试棒”的长度分别位于1的同一侧#无穷小运动的足够小的倍数。#这表明该图是(二阶)刚性的。绘图([λz:g(z)[0],λz:g(z

上面的图表是在我的Dounreay存储库中的脚本.运行./draggraph.py七角在包含绘图.py复制完整的$42$-边缘图;以上图片是Inkscape中调整的结果。


移除其中一个内部恒星的两个连续顶点,在任何情况下都会得到一个一阶刚性图(行列式J美元$非零):

从7/3中删除两个

A=mpf(0)B=mpf(1)p0=导出(a1)p1=1+expj(a2)p2=1+expj(a3)p3=铜(p1,p0)p4=铜(B,p1)p5=铜(p0,p3)p6=铜(p2,p5)p7=铜(p4,p6)p8=铜(p6,p2)p9=铜(p8,A)p10=铜(p3,p8)p11=铜(p9,p7)p12=铜(p11,p1)p13=铜(p12,p5)p14=铜(p0,p7)p15=铜(p13,p2)p16=铜(p14,p10)返回abs(p11-p14)、abs(p12-p15)、abs(p15-p16)

从7/2中删除两个

A=mpf(0)B=mpf(1)p0=导出(a1)p1=1+expj(a2)p2=1+expj(a3)p3=铜(p1,p0)p4=铜(B,p1)p5=铜(p0,p3)p6=铜(p2,p5)p7=铜(p4,p6)p8=铜(p6,p2)p9=铜(p8,A)p10=铜(A,p9)p11=铜(p0,p7)p12=铜(p3,p8)p13=铜(p10,p4)p14=铜(p5,p10)p15=铜(p14,p2)p16=铜(p11,p12)返回abs(p12-p13)、abs(p 13-16)、abs(p 16-p15)
$\端组$
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  • $\开始组$ 很不错的。如果删除内部星形多边形的两个相连顶点,会发生什么情况。这给出了一个四色图。 $\端组$ 2020年12月20日19:30
  • $\开始组$ @EdPegg生成的图形仍然是刚性的,并且是一阶刚性的。请参见编辑。我首先选择删除三角形的两个顶点,因为它会导致外边缘上的一个度-$2$顶点,这让人想起Math Magic页面上的其他支撑多边形解决方案。 $\端组$ 2020年12月20日20:59
  • $\开始组$ @EdPegg你是说我答案中的第一个图形可以是3美元的颜色吗? $\端组$ 2020年12月20日21:49
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    $\开始组$ 干得好!尽管这让我有点困惑:我该如何处理证据正在撰写?:-)“我在第聂伯罗彼得罗夫斯克的名字被诅咒了,因为他发现我先发表了!”——汤姆·莱勒,“洛巴切夫斯基” $\端组$ 2020年12月21日6:57
  • 1
    $\开始组$ @EdPegg请在用户名前加上@符号,以便正确通知另一方。 $\端组$ 2020年12月22日5:36
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$\开始组$

我的证明写在一本数学书上。我在Google-Drive上制作了一份副本,都是Mathematica笔记本(NewHeptagon草稿1.nb)以及作为静态pdf(NewHeptagon草稿1.pdf). 因为我使用的Mathematica版本没有图形数据[{“UnitDistance”,{21,2}}]我必须仅从图片中重新生成图形,以便它也嵌入其中。

$\端组$
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