■正多面体の正多角形断面(その9)

 ルーパート王子が,与えられた立方体を通り抜ける最大の立方体を通り抜ける最大の立方体を求めよという問題を出した.つまり立方体の正方形状のトンネルを掘ってなるべく大きな立方体を通するわけであるから,立方体の最大正方形断面を求めよという問題と同値である.

 立方体の8個の頂点を(±1,±1,±1)とし,立方体の主対角線と平行ではない平面:x+y/2+z=0で切った切り口を求めると,

  A(−1/2,−1,1)

  B(−1,1,1/2)

  C(1/2,1,−1)

  D(1,−1,−1/2)

 これらは1辺の長さ3√2/2の正方形となる.1辺の長さを1にすると

  3√2/4=1.060660・・・

 これは立方体に1辺の長さより少し長く,いいかえるとこの少し大きい立方体が元の立方体を貫通するのである

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 正方形面(1,1/2,1)に垂直な平面を考える.CB,CDに垂直な平面は

  CB(−3/2,0,3/2)

  CD(1/2,−2,1/2)

であるから,それぞれ,

  −3x/2+3z/2=c

  x/2−2y+z/2=c

 点C(1/2,1,−1)を通るとき,それぞれの平面は

  −3x/2+3z/2=−9/4

  x/2−2y+z/2=−9/4

 直線x=1,y=1との交点は

  −3/2+3z/2=−9/4→z=−1/2

  1/2−2+z/2=−9/4→z=−3/2  (NG)

したがって,(1,1,−1/2)すなわち稜の1/4点を通る.

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 なお,直線x=1,z=−1との交点は

  −3/2−3/2=−9/4→NG

  1/2−2y−1/2=−9/4→y=−9/8  (NG)

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