■置換多面体の空間充填性(その291)

 n=2^k(1,2,4,8,・・・)かも知れないし,n=2,4だけの特殊事情のように思えるのである.

 3次元:(x,x/2,0)の置換(第1象限)は

  (x,x/2,0)(x,0,x/2)

  (x/2,x,0)(x/2,0,x)

  (0,x,x/2)(0,x/2,x)

の(x,x/2,0)周囲を考える.

 並進ベクトル(1,0,0),(1,1,±1)はそれぞれ,切頂面(T)の中心方向,ファセット(F)の中心方向になり,それは空間充填相手の中心方向をを向くが,(x,x/2,0)方向には何も目印になるものがない.そのため,もう一度,二面角の考察に戻りたい.

===================================

【1】空間充填2^n+2n胞体

  P0(1,0,・・・,0)

  Pn-1(1/n,1/n,・・・,1/n)

  Qn-1(1/n,1/n,・・・,−1/n)

  |P0|=1,|Pn-1|=1/√n,|Qn-1|=1/√n

  P0・Pn-1=1/n,cosθ=1/√n

  二胞角はその補角であるから,cosδ=−1/√n

  n≧4のとき,90°<δ<120°

  Pn-1・Qn-1=(n−2)/n^2,cosθ=(n−2)/n

  二胞角はその補角であるから,cosδ=−(n−2)/n

  n≧4のとき,δ>120°

  1/√n=(n−2)/n→(n−1)(n−4)=0

  n=4のとき両者は一致し,δ=2π/3

 二胞角が2πになるためには必ず3個の組み合わせとなる.

  2arccos(−1/√n)+arccos(−(n−2)/n)

=2π−arccos(2/n−1)+arccos(−(n−2)/n)

=2π,すなわち,

  2TF+FF=2π

===================================

[1]BCC立体には面は2種類(T,F,n=4のとき両者は一致),二胞角も2種類(TF,FF)あることになる.TTはあり得ないので,頂点周りでTは単独で存在する.Fが隣接可能であるが,T数,F数のバランスは考慮する必要はないかもしれない.

[2]TFが隣接する場合,空間充填状態ではT・T,F・Fが接合し,その間はF・F接合面となる.

[3]FFが隣接する場合,空間充填状態ではF・F,F・Fが接合し,その間はT・T接合面となる.

===================================