Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634840)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Геометрия химических графов: полициклы и биполициклы (300,00 руб.)

0   0
Первый авторДеза Мишель Мари
АвторыСикирич Матье Дютур , Еремин А. Ю., Стрелкова Н. П., Иванов А. О.
ИздательствоМ.: Институт компьютерных исследований
Страниц384
ID301562
АннотацияПолициклы и симметричные полиэдры возникают как обобщения графов при моделировании молекулярных структур, возникающих в химии и кристаллографии, таких как фуллерены, за открытие которых была присуждена Нобелевская премия. Химия породила много интересных вопросов в математике и компьютерном моделировании, которые, в свою очередь, предлагают новые направления при синтезе молекул. Данная монография содержит новые результаты теории полициклов и биполициклов вместе с необходимой вводной информацией, включающей в себя описание необходимых для изучения материала математических инструментов. Книга организована так, что после чтения вводной главы каждая последующая может быть прочитана независимо от предыдущих. Многие приводимые результаты потребовали использование компьютерного перебора. Соответствующие программы доступны на сайтах авторов.
Кому рекомендованоОна будет доступна как исследователям, так и студентам, изучающим теорию графов, дискретную геометрию, комбинаторику, а также более прикладные области, такие как математическая химия и кристаллография.
ISBN978-5-4344-0130-2
УДК519.17
ББК22.151
Деза, М.М. Геометрия химических графов: полициклы и биполициклы = Geometry of Chemical Graphs: Polycycles and Two-faced Maps : [монография] / М.Д. Сикирич; ред. А.О. Иванов; пер.: А.Ю. Еремин, Н.П. Стрелкова; М.М. Деза .— Москва : Институт компьютерных исследований, 2013 .— 384 с. : ил. — Пер. с англ. - Библиогр.: с. 371-382 .— ISBN 978-5-4344-0130-2 .— URL: https://rucont.ru/efd/301562 (дата обращения: 26.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Через Aut(G) обозначается группа автоморфизмов графа G, которая также называется его группой симметрии. <...> Плоский граф — это связный граф вместе с некоторым его вложением в плоскость, при котором каждомуребру соответствует кривая, и никакие две кривые не пересекаются (за исключением пересечений по общим вершинам). <...> Плоский граф задает разбиение плоскости на грани. <...> Плоский 3-связный граф допускает в точности одно вложение в сферу, т. е. его множество граней определяется множеством ребер. <...> Ниже приведены плоские графы (все они имеют отношение к Prism5, см. раздел 1.5) с одинаковыми множествами вершин и ребер, но с разными множествами граней; граничные ребра изображены жирными отрезками. <...> Среди плоских изображений таких карт мы будем разрешать лишь локально конечные, т. е. допускающие такое вложение, что каждая ограниченная область содержит конечное число вершин. <...> Все граничные ребра ленты Мебиуса образуют единственный цикл; после добавления грани к этомуциклу, мы получим проективную плоскость P2. <...> Ниже встречаются лишь следующие конечные замкнутые карты: 1) сфера S2 с g =0 (ориентируемая), 2) тор T2 с g =1 (ориентируемый), 3) проективная плоскость P2 с g =1 (неориентируемая), 4) бутылка Клейна K2 с g =2 (неориентируемая); один из способов получить бутылку Клейна состоит в том, чтобы профакторизовать тор R2/Z2 по действию следующего автоморфизма без неподвижных точек: f(x, y)= x+ 1 2,−y. <...> В M1 этот цикл является границей грани, в то время как вM2 этот цикл — граница объединения всех граней. <...> Фундаментальная группа π1(M) изоморфна группе автоморфизмов накрытия φ. <...> Характеристика Эйлера –Пуанкаре конечной карты M определяется как величина χ(M)= v −e+f,где v —число вершин, e —число ребер и f — число граней картыM. <...> ГРУППЫ СИММЕТРИИ КАРТ 27 кругов на римановой поверхности такого же рода; более того, имеется алгоритм полиномиальной сложности, позволяющий относительно легко найти координаты соответствующих точек. <...> Группы симметрии карт <...>
Геометрия_химических_графов_полициклы_и_биполициклы.pdf
УДК 513 ББК 22.151 Д269 Интернет-магазин http://shop.rcd.ru • физика • математика • биоло гия • нефтег азовые технологии Деза М.-М., Сикирич М.-Д. Геометрия химических графов: полициклы и биполициклы. — М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. — 384 с. Полициклы и симметричные полиэдры возникают как обобщения графов при моделировании молекулярных структур, возникающих в химии и кристаллографии, таких как фуллерены, за открытие которых была присуждена Нобелевская премия. Химия породила много интересных вопросов в математике и компьютерном моделировании, которые, в свою очередь, предлагают новые направления при синтезе молекул. Данная монография содержит новые результаты теории полициклов и биполициклов вместе с необходимой вводной информацией, включающей в себя описание необходимых для изучения материала математических инструментов. Книга организована так, что после чтения вводной главы каждая последующая может быть прочитана независимо от предыдущих. Она будет доступна как исследователям, так и студентам, изучающим теорию графов, дискретную геометрию, комбинаторику, а также более прикладные области, такие как математическая химия и кристаллография. Многие приводимые результаты потребовали использование компьютерного перебора. Соответствующие программы доступны на сайтах авторов. ISBN 978-5-4344-0130-2 М.-М.Деза, М.-Д.Сикирич, 2013 c c Ижевский институт компьютерных исследований, 2013 http://shop.rcd.ru http://ics.org.ru ББК 22.151
Стр.4
Оглавление Предисловие к русскому изданию ..... ...... ...... . 9 Предисловие ..... ...... ...... ...... ...... . 11 ГЛАВА 1. Введение . ...... ...... ...... ...... . 13 1.1. Графы . . . . . . 1.2. Топологические понятия . .. .. .. .. .. .. .. .. . . . . 15 1.2.1. Карты . . . . . . . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 13 . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 15 1.2.2. Ориентируемость и классификация поверхностей . . . 17 1.2.3. Фундаментальные группы, накрытия и фактор-карты . 19 1.2.4. Гомологии и характеристика Эйлера–Пуанкаре . . . . 23 1.3. Представление карт .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 24 1.4. Группы симметрии карт ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 27 1.5. Типы регулярности карт .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 34 1.6. Операции над картами ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 38 ГЛАВА 2. Биполициклы .... ...... ...... ...... . 41 2.1. Конструкция Гольдберга –Коксетера .. .. .. .. .. ... .. 46 2.2. Описание классов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.3. Компьютерные построения классов . . . . . . . . . . . . . . . 57 ГЛАВА 3. Фуллерены как паркеты на поверхностях ...... . 59 3.1. Классификация конечных фуллеренов . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2. Фуллерены на торе и бутылке Клейна . . . . . . . . . . . . . . 62 3.3. Проективные фуллерены .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 63 3.4. Плоские 3-фуллерены . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 64 ГЛАВА 4. Полициклы ...... ...... ...... ...... . 65 4.1. (r, q)-полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4.2. Примеры . . . . . . 4.3. Клеточный гомоморфизм и структура (r, q)-полициклов . . . 70 4.4. Углы и кривизна.. . 4.5. Полициклы на поверхностях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 68 . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 75
Стр.5
6ОГЛАВЛЕНИЕ ГЛАВА 5. Полициклы с заданной границей ..... ...... . 81 5.1. Проблема единственности (r, q)-заполнений . . . . . . . . . . 81 5.2. Алгоритмы построения (r, 3)-заполнения .. .. .. .. . . . . 87 ГЛАВА 6. Симметрии полициклов .... ...... ...... . 91 6.1. Группа автоморфизмов (r, q)-полициклов . . . . . . . . . . . . 91 6.2. Изоэдральные и изогональные (r, q)-полициклы . . . . . . . . 92 6.3. Изоэдральные и изогональные (r, q)gen-полициклы . . . . . . 100 ГЛАВА 7. Элементарные полициклы ... ...... ...... . 103 7.1. Разложение полициклов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 7.2. Параболические и гиперболические элементарные (R, q)gen-полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 7.3. Ядерно-элементарные полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . 111 7.4. Классификация элементарных ({2, 3, 4, 5}, 3)gen-полициклов . 115 7.5. Классификация элементарных ({2, 3}, 4)gen-полициклов . . . 122 7.6. Классификация элементарных ({2, 3}, 5)gen-полициклов . . . 123 7.7. Приложение 1: 204 отдельных ({2, 3, 4, 5}, 3)-полицикла . . . 127 7.8. Приложение 2: 57 отдельных элементарных ({2, 3}, 5)-полициклов . .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 135 ГЛАВА 8. Применения разложения на элементарные (r, q)-полициклы . ...... ...... ...... ...... ...... . 139 8.1. Экстремальные полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 8.1.1. Экстремальные (5, 3)-полициклы . . . . . . . . . . . . 142 8.1.2. Экстремальные (3, 5)-полициклы . . . . . . . . . . . . 146 8.1.3. Параболические и гиперболические экстремальные (r, q)-полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 8.2. Непродолжаемые полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 8.3. 2-вложимые полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 ГЛАВА 9. Строго регулярные сферы и торы ..... ...... . 161 9.1. Строго регулярные сферы . .. .. .. .. .. .. .. ... .. 163 9.2. Строго регулярные ({a, b},k)-сферы, не являющиеся многогранниками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 9.3. Строго регулярные ({a, b},k)-плоскости .. .. .. .. . . . . 181 9.3.1. Перечисление возможных случаев . . . . . . . . . . . . 183 9.3.2. Доказательство и описание 33 случаев .. .. ... .. 190
Стр.6
ОГЛАВЛЕНИЕ 7 ГЛАВА 10. Параболические слабо регулярные сферы ...... . 211 10.1. Регулярные ({2, 6}, 3)-сферы .. .. .. .. .. .. .. ... .. 211 10.2. Регулярные ({3, 6}, 3)-сферы .. .. .. .. .. .. .. ... .. 212 10.3. Регулярные ({4, 6}, 3)-сферы .. .. .. .. .. .. .. ... .. 212 10.4. Регулярные ({5, 6}, 3)-сферы (фуллерены) . . . . . . . . . . . 214 10.5. Регулярные ({3, 4}, 4)-сферы .. .. .. .. .. .. .. ... .. 221 10.6. Регулярные ({2, 3}, 6)-сферы .. .. .. .. .. .. .. ... .. 223 ГЛАВА 11. Общие свойства 3-валентных регулярных карт ... . 227 11.1. Произвольные ({a, b}, 3)-карты .. .. .. .. .. .. ... .. 232 11.2. Неразрешенные вопросы .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 234 ГЛАВА 12. Сферы и торы со свойством aRi ..... ...... . 235 12.1. Карты со свойством aR0 .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 236 12.2. Карты со свойством 4R1 .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 238 12.3. Карты, обладающие свойством 4R2 .. .. .. .. .. ... .. 244 12.4. Карты, обладающие свойством 5R2 .. .. .. .. .. ... .. 254 12.5. Карты, обладающие свойством 5R3 .. .. .. .. .. ... .. 254 ГЛАВА 13. Сферы и торы Франка –Каспера ..... ...... . 273 . . 13.1. Формула Эйлера для ({a, b}, 3)-карт, обладающих свойством bR0 . . . . . . . 13.2. Главный остов, элементарные полициклы и классификационные результаты . . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 273 . . ... .. .. .. .. .. .. .. ... .. 274 ГЛАВА 14. Сферы и торы со свойством bR1 ..... ...... . 281 14.1. Формула Эйлера для ({a, b}, 3)-карт со свойством bR1 .. .. 281 14.2. Элементарные полициклы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 ГЛАВА 15. Сферы и торы со свойством bR2 ..... ...... . 293 15.1. ({a, b}, 3)-карты со свойством bR2 .. .. .. .. .. .. . . . . 293 15.2. ({5,b}, 3)-торы со свойством bR2 .. .. .. .. .. .. . . . . 296 15.3. ({a, b}, 3)-сферы, содержащие цикл из b-угольников . ... .. 299 ГЛАВА 16. Сферы и торы со свойством bR3 ..... ...... . 309 16.1. Классификация ({4,b}, 3)-карт, обладающих свойством bR3 . 309 16.2. ({5,b}, 3)-карты, обладающие свойством bR3 .. .. ... .. 314 ГЛАВА 17. Сферы и торы со свойством bR4 ..... ...... . 321 17.1. ({4,b}, 3)-карты со свойством bR4 .. .. .. .. .. .. . . . . 321 17.2. ({5,b}, 3)-карты со свойством bR4 .. .. .. .. .. .. . . . . 325
Стр.7
8ОГЛАВЛЕНИЕ ГЛАВА 18. Сферы и торы со свойством bRj при j  5 ..... . 341 18.1. Карты со свойством bR5 .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 341 18.2. Карты со свойством bR6 .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 349 ГЛАВА 19. Икосаэдральные фуллероиды . ...... ...... . 353 19.1. Построение I-фуллероидов и бесконечных серий . . . . . . . 354 19.2. Необходимые условия на p-вектора .. .. .. .. .. ... .. 358 19.3. От p-вектора к структуре .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. 361 Предметный указатель ..... ...... ...... ...... . 367 Литература ...... ...... ...... ...... ...... . 371
Стр.8