■サマーヴィルの等面四面体(その356)

 最短辺の方向に伸長させると,長さは2で,断面は二等辺三角形2:√3:√3である.最長短の方向に辺の長さは√6で,断面は正三角形である.

 すべての辺の方向に伸長させて断面を求めると,たとえば,△3の長さ2の辺方向の断面が(90°,45°,45°)なども解となる.しかし,△3には45°の二面角はないので直角二等辺三角形の柱状充填はできない.したがって,断面よりは,すべてのk次元面の二面角を求める方が重要である.

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 二面角から検討すると

△の二面角:0,1/2

Fの二面角:0,1/2,1/3,1/√3

Gの二面角:0,1/2,1/4,√6/4

Hの二面角:0,1/2,1/5,√(2/5)

一般に

  △nには1/2

  Fnには1/3

  Gnには1/4

  Hnには1/5

および,その補角の1/2が現れるようだ.

  2arccosθ=arccos(−1/k)

  2θ^2−1=−1/k

  θ^2=(k−1)/2k

 一般化すると,これらは最短辺√n2本と次短辺√2(n−1)1本からなる二等辺三角形の二面角になっている.高さをHとすると

  H^2=n−(n−1)/2=(n+1)/2

  cosθ=√(n−1)/2/√n={(n−1)/2n}^1/2

  cosθ/2=√(n+1)/2/√n={(n+1)/2n}^1/2

 →cosθ=2・(n+1)/2n−1=1/n

となる.

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 これが示していることは,頂角が

  F4→arccos(1/4)

  G5→arccos(1/5)

  H6→arccos(1/6)

の三角柱になり,断面が直角二等辺三角形に近づいていくことがわかる.

[性質]n→∞のとき,Anのk次元面はCkに近づく.

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