List of regular stars in 4D

Regular star polychora are analogous to regular star 3D shapes. Ludwig Schläfli and Edmund Hess figured out there are 10 in total. John Conway gave a name to each one.

We can create them by applying some operations to regular 4D shapes:

Small stellated 120-cell

Made by 120 Sissid's.

Icosahedral 120-cell (Faceted 600-cell)

Made by 120 Ike's. Similar to the Ex, but constructed by 120 intersecting Ike's instead of 600 Tet's. Its vertices, edges and faces are the same as those of the Ex.

Great 120-cell

Made by 120 Gad's.

Grand 120-cell

Made by 120 Doe's.

Great stellated 120-cell

Made by 120 Gissid's.

Grand stellated 120-cell

Made by 120 Sissid's.

Great grand 120-cell

Made by 120 Gad's.

Great icosahedral 120-cell (Great faceted 600-cell)

Made by 120 Gike's.

Grand 600-cell

Made by 600 Tet's.

Great grand stellated 120-cell

Made by 120 Gissid's. The only one with 600 vertices of the Hi and looks very pointy.

Entire list

Cells Schläfli symbol Density
Small stellated 120-cell 120 Sissid's 5/2,5,3 4
Icosahedral 120-cell 120 Ike's 3,5,5/2
Great 120-cell 120 Gad's 5,5/2,5 6
Great stellated 120-cell 120 Gissid's 5/2,3,5 20
Grand 120-cell 120 Doe's 5,3,5/2
Grand stellated 120-cell 120 Sissid's 5/2,5,5/2 66
Great icosahedral 120-cell 120 Gike's 3,5/2,5 76
Great grand 120-cell 120 Gad's 5,5/2,3
Great grand stellated 120-cell 120 Gissid's 5/2,3,3 191
Grand 600-cell 600 Tet's 3,3,5/2

Trivia

In 3D, all stellations of Doe are regular; these are 3 of 4 regular stars. However, in 4D, stellations of 120-cell are much more diverse. As shown above, these include 9 of 10 regular stars. In addition, there are more than 100 non-regulars; some of these are noble.

I expect that stellations of 600-cell are much more diverse.

Density is how many times the shape covers the center. For example, pentagram =(5/2) has density of 2. If a polyhedron or polytope has (5/2) as a face, it is counted twice. The higher the density, the more complex and intersecting the shape. Dual shapes have the same density. Great 120-cell and Grand stellated 120-cell are self-dual.

When expressed in Schläfli symbols, it is known that we can perform a "conjugate transformation," that is to leave 3 as it is and switch 5 between 5/2.

星型正多胞体 一覧

星型正多胞体は、4次元での 星型正多面体に 相当するもの。

*星型正多面体: 小星型十二面体、大星型十二面体、大十二面体、大廿面体。

Ludwig Schläfli および Edmund Hess は、10種類が 存在することを 発表した。 John Conway は それぞれに 名称を あたえた。

正百廿胞体・正六百胞体に 以下の操作を ほどこして えられる:
・星型化: 正五角形の 面を、それを 芯とする 星型五角形(五芒星)に おきかえる。
・拡大: 正十二面体・正廿面体を、それを 芯とする 大十二面体・大廿面体に おきかえる。
・壮大: 体を、同一3次元空間内で おおきなものに おきかえる。
・刻面: 頂点の位置を かえず、稜・面・体の 構成を かえて 別の図形を つくる。

小星型百廿胞体

120ヶの 小星型十二面体。

廿面百廿胞体 (刻面六百胞体)

120ヶの 正廿面体。

大百廿胞体

120ヶの 大十二面体。

壮百廿胞体

120ヶの 正十二面体。

大星型百廿胞体

120ヶの 大星型十二面体。

壮星型百廿胞体

120ヶの 小星型十二面体。

大壮百廿胞体

120ヶの 大十二面体。

大廿面百廿胞体(大刻面六百胞体)

120ヶの 大廿面体。

壮六百胞体

600ヶの 正四面体。

大壮星型百廿胞体

120ヶの 大星型十二面体。

名称 シュ記号 密度
小星型百廿胞体 小星 x120 5/2,5,3 4
廿面百廿胞体 正廿 x120 3,5,5/2
大百廿胞体 大12 x120 5,5/2,5 6
大星型百廿胞体 大星 x120 5/2,3,5 20
壮百廿胞体 正12 x120 5,3,5/2
壮星型百廿胞体 小星 x120 5/2,5,5/2 66
大廿面百廿胞体 大廿 x120 3,5/2,5 76
大壮百廿胞体 大12 x120 5,5/2,3
大壮星型百廿胞体 大星 x120 5/2,3,3 191
壮六百胞体 正4 x600 3,3,5/2

密度とは、図形が 中心を おおう 回数のこと。例: 五芒星の 密度は 2。多面体が 五芒星の 面を もつなら、その部分は 2重に かぞえる。密度が おおきいほど、図形は 複雑に 交差している。双対関係にある 2つは 密度が ひとしい。大百廿胞体と 壮星型百廿胞体は 自己双対である。

Schläfli記号において、3を そのままにし、5と 5/2を たがいに いれかえる、という 「共役変換」が できることが しられている。

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