File:Boerdijk-Coxeter Helix in the 600-Cell.webm

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    Original file (file size: 31.9 MB, MIME type: video/webm)

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    Summary

    Description
    English: This video shows a Boerdijk-Coxeter helix in the 600-cell – a twisted ring of 30 regular tetrahedra, in which each tetrahedron has one face in common with the next. The 30 vertices of the tetrahedra that make up the helical ring are all located on the surface of the 3-sphere, i.e., they all have a distance of 1 from the center of the 3-sphere (the origin of the euclidean 4D space). The tetrahedra are projected from 4D to 3D using a perspective projection. Because of the projection, the tetrahedra do not appear to be regular, even tough in 4D they are. The helical ring rotates throughout the video to show its geometry more clearly. Initially, the tetrahedra are visualized by their faces. After one revolution, the edges of the tetrahedra are faded in. One set of edges is colored cyan. This set of edges forms a helical polygon: a Petrie polygon of the 600-cell. It connects all 30 vertices cyclically. Each tetrahedron contains exactly three edges of the Petrie polygon. The cyan helix winds around the Boerdijk-Coxeter ring exactly eleven times. In addition, two sets of edges each are colored magenta. They connect vertices to each other in steps of two vertices, i.e., they skip every second vertex of the Petrie polygon. The magenta helices have the opposite handedness as the cyan helix. Each magenta helix winds around the Boerdijk-Coxeter ring exactly four times. Finally, three sets of edges each are colored orange. They connect vertices to each other in steps of three vertices, i.e., they skip every second and third vertex of the Petrie polygon. The orange helices have the same handedness as the cyan helix. Each orange helix winds around the Boerdijk-Coxeter ring exactly once. The three orange helices are intertwined: each pair of orange helices forms a Hopf link. The three types of helical polygons form the complete set of edges of the tetrahedra. After they have been faded in, the tetrahedra are faded out. In the final revolution, the Boerdijk-Coxeter ring is visualized only by the three types of helical polygons. This video was created based on:
    • H. S. M. Coxeter: Regular Polytopes, 3rd edition, Dover Publications, New York, 1973, pp. 247–248,
    • H. S. M. Coxeter: The Simplicial Helix and the Equation tan⁡nθ=ntan⁡θ, Canadian Mathematical Bulletin, 28(4):385–393, 1985, p. 386.
    Deutsch: Dieses Video zeigt eine Boerdijk-Coxeter-Helix im 600-Zell – einen verdrillten Ring aus 30 regelmäßigen Tetraedern, in dem jedes Tetraeder eine Fläche mit dem nächsten teilt. Die 30 Ecken der Tetraeder, aus denen der schraubenförmige Ring besteht, liegen alle auf der Oberfläche der 3-Spähre, d. h. sie haben alle einen Abstand von 1 vom Mittelpunkt der 3-Sphäre (dem Ursprung des euklidischen 4D-Raums). Die Tetraeder werden durch eine perspektivische Projektion vom 4D-Raum in den 3D-Raum projiziert. Aufgrund der Projektion erscheinen die Tetraeder nicht mehr als regelmäßig, obwohl sie das im 4D-Raum sind. Der schraubenförmige Ring rotiert während des gesamten Videos, um seine Geometrie besser zu veranschaulichen. Am Anfang des Videos werden die Tetraeder durch ihre Flächen visualisiert. Nach einer Umdrehung werden die Kanten der Tetraeder langsam eingeblendet. Ein Satz an Kanten ist cyan eingefärbt. Dieser Satz an Kanten bildet ein schraubenförmiges Polygon: ein Petrie-Polygon des 600-Zells. Es verbindet alle 30 Ecken zyklisch miteinander. Jedes Tetraeder enthält genau drei Kanten des Petrie-Polygons. Die cyanfarbene Helix windet sich genau elfmal um den Boerdijk-Coxeter-Ring. Zusätzlich werden noch zwei Sätze an Kanten magenta eingefärbt. Sie verbinden Ecken in Schritten von zwei Ecken miteinander, d. h. sie überspringen jede zweite Ecke des Petrie-Polygons. Die magentafarbenen Helices haben die entgegengesetzte Windungsrichtung wie die cyanfarbene Helix. Jede magentafarbene Helix windet sich genau viermal um den Boerdijk-Coxeter-Ring. Schließlich werden noch drei Sätze an Kanten orange eingefärbt. Sie verbinden Ecken in Schritten von drei Ecken miteinander, d. h. sie überspringen jede zweite und dritte Ecke des Petrie-Polygons. Die orangefarbenen Helices haben dieselbe Windungsrichtung wie die cyanfarbene Helix. Jede orangefarbene Helix windet sich genau einmal um den Boerdijk-Coxeter-Ring. Die drei orangefarbenen Helices sind miteinander verschlungen: Jedes Paar von orangefarbenen Helices stellt eine Hopf-Verschlingung dar. Die drei Arten von schraubenförmigen Polygonen stellen die Gesamtheit der Kanten der Tetraeder dar. Nachdem sie eingeblendet wurden, werden die Tetraeder langsam ausgeblendet. In der letzten Umdrehung wird der Boerdijk-Coxeter-Ring nur noch durch die drei Arten von schraubenförmigen Polygonen visualisiert. Dieses Video wurde erstellt basierend auf:
    • H. S. M. Coxeter: Regular Polytopes, 3rd edition, Dover Publications, New York, 1973, S. 247–248,
    • H. S. M. Coxeter: The Simplicial Helix and the Equation tan⁡nθ=ntan⁡θ, Canadian Mathematical Bulletin, 28(4):385–393, 1985, S. 386.
    Date
    Source Own work
    Author Carsten Steger

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    Captions

    A Boerdijk-Coxeter helix in the 600-cell

    Items portrayed in this file

    depicts

    21 April 2025

    video/webm

    33,444,397 byte

    48.033 second

    900 pixel

    1,350 pixel

    d7f83d2668a261b7eacd5122e6dbaf940f9c29c0

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    current19:43, 22 April 2025 (31.9 MB)wikimediacommons>Carsten StegerMade the helix right-handed.

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