3) mosaici
Mosaici
La parola “mosaico” in matematica indica una figura piana il cui gruppo di simmetria (cioè l'insieme di quelle trasformazioni del piano che lasciano invariate le distanze e mutano la figura in se stessa) è discreto e contiene delle traslazioni, ma non più soltanto, come per i fregi, traslazioni in un’unica direzione, bensì almeno due in direzioni diverse.
Si può dimostrare che i possibili gruppi di simmetria per un mosaico sono 17 (e solo 17).
Di questi:
- Due contengono rotazioni, ma
solo rotazioni di 60° e multipli (60°, 120°, 180°,
240°, e 300°, oltre all’identità):
632 (p6)
contiene solo traslazioni e rotazioni (di 60° e multipli)*632 (p6m)
contiene anche riflessioni.
- Tre contengono rotazioni, ma
solo rotazioni di 90° e multipli (90°, 180° e 270°,
oltre all’identità):
442 (p4)
contiene solo traslazioni e rotazioni (di 90° e multipli).*442 (p4m)
contiene anche riflessioni, rispetto a rette in quattro direzioni diverse.4*2 (p4g)
contiene anche riflessioni, rispetto a rette in due direzioni diverse.
- Tre contengono rotazioni, ma
solo rotazioni di 120° e multipli (120° e 240°, oltre
all’identità):
333 (p3)
contiene solo traslazioni e rotazioni (di 120° e multipli).*333 (p3m1)
contiene anche riflessioni; tutti i centri di rotazione appartengono a un asse di simmetria della figura.3*3 (p31m)
contiene anche riflessioni; esistono centri di rotazione che non appartengono a un asse di simmetria della figura. - Cinque contengono rotazioni,
ma solo rotazioni di 180° (oltre all’identità):
2222 (p2)
contiene solo traslazioni e rotazioni (di 180° e multipli)*2222 (pmm)
contiene anche riflessioni, rispetto a rette in due direzioni diverse; tutti i centri di rotazione appartengono a un asse di simmetria della figura.2*22 (cmm)
contiene anche riflessioni, rispetto a rette in due direzioni diverse; esistono centri di rotazione che non appartengono a un asse di simmetria della figura.22* (pmg)
contiene anche riflessioni, tutte rispetto a rette in un’unica direzione.22+ (pgg)
non contiene riflessioni; contiene delle glissoriflessioni (una glissoriflessione è la composizione di una riflessione rispetto a una retta con una traslazione di un vettore parallelo a questa retta).
- Quattro non contengono
rotazioni (diverse dalla rotazione di 360°, cioè
l’identità, che appartiene al gruppo di simmetria di
una qualsiasi figura):
o (p1)
contiene solo traslazioni** (pm)
contiene anche riflessioni; non contiene glissoriflessioni, salvo quelle “obbligatorie” che si ottengono per composizione della riflessione in un asse di simmetria della figura con una traslazione parallela.*+ (cm)
contiene anche riflessioni; contiene anche delle glissoriflessioni, rispetto a rette parallele agli assi di simmetria, ma che NON sono a loro volta assi di simmetria della figura++ (pg)
non contiene riflessioni; contiene delle glissoriflessioni.
In questa descrizione non abbiamo elencato tutte le trasformazioni presenti in ciascun gruppo, né tutte le caratteristiche e proprietà di ognuno, ma solo alcune, che sono peraltro sufficienti a distinguere i 17 gruppi l’uno dall’altro.
Sono disponibili alcune animazioni interattive sui mosaici: Costruisci il tuo mosaico e Riconosci un mosaico.