Kvaterniot ja geometria

Tässä tutkielmassa käsitellään Hamiltonin kvaternioita sekä niiden yhteyttä säännöllisten monitahokkaiden symmetriaan. Tutkielman aluksi kerrataan muutamia jo tunnettuja määritelmiä ryhmistä, renkaista ja matriiseista. Lisäksi esitellään aliryhmäkriteeri ja alirengastesti, joiden avulla on helppo tu...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Peltokangas, Aleksi
Other Authors: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Matematiikan ja tilastotieteen laitos, Department of Mathematics and Statistics, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Format: Master's thesis
Language:fin
Published: 2023
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87683
_version_ 1828193040860184576
author Peltokangas, Aleksi
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Peltokangas, Aleksi Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Peltokangas, Aleksi Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Matematiikan ja tilastotieteen laitos Department of Mathematics and Statistics Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Peltokangas, Aleksi
datasource_str_mv jyx
description Tässä tutkielmassa käsitellään Hamiltonin kvaternioita sekä niiden yhteyttä säännöllisten monitahokkaiden symmetriaan. Tutkielman aluksi kerrataan muutamia jo tunnettuja määritelmiä ryhmistä, renkaista ja matriiseista. Lisäksi esitellään aliryhmäkriteeri ja alirengastesti, joiden avulla on helppo tutkia ryhmien ja renkaiden osajoukkojen ominaisuuksia. Tämän jälkeen tutkielmassa perehdytään hieman siihen, kuinka Sir William Rowan Hamilton päätyi löytämään kvaterniot etsiessään matemaattista mallinnusta kolmiulotteiselle maailmalle. Luvussa myös tarkastellaan kvaternioiden algebrallisia ominaisuuksia ja osoitetaan, että kvaterniot muodostavat vinon kunnan. Kolmannessa luvussa keskitytään kvaternioiden lineaarialgebrallisiin ominaisuuksiin, kuten sisätuloon ja normiin. Tästä päädytäänkin tulokseen, että kvaterniot vastaavat reaaliavaruutta R<sup>4</sup> ja imaginaariset kvaterniot niiden osajoukkona puolestaan avaruutta R<sup>3</sup>. Luvun lopuksi osoitetaan eräs tutkielman tärkeimpiä tuloksia, että jokainen joukon Im H erityinen ortogonaalikuvaus voidaan esittää yksikkökvaternion ja sen käänteiskvaternion avulla kuvauksena Φ<sub>a</sub>=aua<sup>(-1)</sup>. Lisäksi nämä kuvaukset vastaavat kiertoja ja ne kuvaavat yksikkökvaterniot ortogonaaliryhmäksi SO(3). Tutkielman lopuksi tutustutaan säännöllisten kolmiulotteisten monitahokkaiden symmetriaryhmiin. Tämän jälkeen tutkitaan, kuinka kuvaukset Φ kuvaavat binaarisia polyedri- eli monitahokasryhmiä. Tutkielman viimeisenä tuloksena osoitetaan, että kvaternioiden yksiköiden H<sup>×</sup> kaikki äärelliset aliryhmät ovat äärelliset sykliset ryhmät, binaariset diedriryhmät sekä binaariset monitahokasryhmät.
first_indexed 2023-06-13T20:01:09Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Parkkonen, Jouni", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Peltokangas, Aleksi", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2023-06-13T08:23:30Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2023-06-13T08:23:30Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2023", "language": "", "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87683", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "T\u00e4ss\u00e4 tutkielmassa k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n Hamiltonin kvaternioita sek\u00e4 niiden yhteytt\u00e4 s\u00e4\u00e4nn\u00f6llisten monitahokkaiden symmetriaan. Tutkielman aluksi kerrataan muutamia jo tunnettuja m\u00e4\u00e4ritelmi\u00e4 ryhmist\u00e4, renkaista ja matriiseista. Lis\u00e4ksi esitell\u00e4\u00e4n aliryhm\u00e4kriteeri ja alirengastesti, joiden avulla on helppo tutkia ryhmien ja renkaiden osajoukkojen ominaisuuksia.\nT\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen tutkielmassa perehdyt\u00e4\u00e4n hieman siihen, kuinka Sir William Rowan Hamilton p\u00e4\u00e4tyi l\u00f6yt\u00e4m\u00e4\u00e4n kvaterniot etsiess\u00e4\u00e4n matemaattista mallinnusta kolmiulotteiselle maailmalle. Luvussa my\u00f6s tarkastellaan kvaternioiden algebrallisia ominaisuuksia ja osoitetaan, ett\u00e4 kvaterniot muodostavat vinon kunnan.\nKolmannessa luvussa keskityt\u00e4\u00e4n kvaternioiden lineaarialgebrallisiin ominaisuuksiin, kuten sis\u00e4tuloon ja normiin. T\u00e4st\u00e4 p\u00e4\u00e4dyt\u00e4\u00e4nkin tulokseen, ett\u00e4 kvaterniot vastaavat reaaliavaruutta R<sup>4</sup> ja imaginaariset kvaterniot niiden osajoukkona puolestaan avaruutta R<sup>3</sup>. Luvun lopuksi osoitetaan er\u00e4s tutkielman t\u00e4rkeimpi\u00e4 tuloksia, ett\u00e4 jokainen joukon Im H erityinen ortogonaalikuvaus voidaan esitt\u00e4\u00e4 yksikk\u00f6kvaternion ja sen k\u00e4\u00e4nteiskvaternion avulla kuvauksena \u03a6<sub>a</sub>=aua<sup>(-1)</sup>. Lis\u00e4ksi n\u00e4m\u00e4 kuvaukset vastaavat kiertoja ja ne kuvaavat yksikk\u00f6kvaterniot ortogonaaliryhm\u00e4ksi SO(3).\nTutkielman lopuksi tutustutaan s\u00e4\u00e4nn\u00f6llisten kolmiulotteisten monitahokkaiden symmetriaryhmiin. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen tutkitaan, kuinka kuvaukset \u03a6 kuvaavat binaarisia polyedri- eli monitahokasryhmi\u00e4. Tutkielman viimeisen\u00e4 tuloksena osoitetaan, ett\u00e4 kvaternioiden yksik\u00f6iden H<sup>\u00d7</sup> kaikki \u00e4\u00e4relliset aliryhm\u00e4t ovat \u00e4\u00e4relliset sykliset ryhm\u00e4t, binaariset diedriryhm\u00e4t sek\u00e4 binaariset monitahokasryhm\u00e4t.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2023-06-13T08:23:29Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2023-06-13T08:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2023", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "57", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": null, "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "kvaterniot", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "s\u00e4\u00e4nn\u00f6lliset monitahokkaat", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Kvaterniot ja geometria", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202306133751", "language": "", "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Matematiikan ja tilastotieteen laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Mathematics and Statistics", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Matematiikan opettajankoulutus", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Teacher education programme in Mathematics", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.copyright", "value": "\u00a9 The Author(s)", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "copyright", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4041", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "geometria", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_87683
language fin
last_indexed 2025-03-31T20:01:35Z
main_date 2023-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2023
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/f8d32abf-20e0-4e58-a418-569bfa4e4d2b\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202306133751.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2023
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Peltokangas, Aleksi Kvaterniot ja geometria kvaterniot säännölliset monitahokkaat Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics 4041 geometria
title Kvaterniot ja geometria
title_full Kvaterniot ja geometria
title_fullStr Kvaterniot ja geometria Kvaterniot ja geometria
title_full_unstemmed Kvaterniot ja geometria Kvaterniot ja geometria
title_short Kvaterniot ja geometria
title_sort kvaterniot ja geometria
title_txtP Kvaterniot ja geometria
topic kvaterniot säännölliset monitahokkaat Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics 4041 geometria
topic_facet 4041 Matematiikan opettajankoulutus Teacher education programme in Mathematics geometria kvaterniot säännölliset monitahokkaat
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/87683 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202306133751
work_keys_str_mv AT peltokangasaleksi kvaterniotjageometria