■サッカーボールとオイラーの多面体公式(その15)

 正方形1枚の辺を貼り合わせると、穴の数1個のトーラスができる。

 正八角形1枚の辺を貼り合わせると、穴の数2個のトーラスができる。

 正12角形1枚の辺を貼り合わせると、穴の数3個のトーラスができる。

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【2】平面モデル

 球面S,輪環面T,クラインの壷K,射影平面Pの平面モデルはいずれも4角形でしたが,たとえば,2つ穴トーラス:2T=T#Tの平面モデルは何角形になるでしょうか?

 三角形分解定理(ラドー,1920年代)により,すべてのコンパクトな曲面は平面モデルで表現することができるのですが,2Tをa,b,c,dというラベルの付いた曲線に沿って切り開くと8角形の平面モデルが得られます.

 2つ穴トーラス面を真ん中で2つに分けると,トーラス面に穴のあいたものaba^(-1)b^(-1)xとxcdc^(-1)d^(-1)ができます.これらを切り開くとどちらも5角形となります.これをxで2つつなぎ合わせると辺xは内部に吸収され,8角形になるというわけです.

 同様に

  3T → 12角形

  4T → 16角形

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  100T → 400角形

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