■デーン不変量と二面角の幾何学(その38)

 (その37)において,私自身,デーン不変量について誤解していたことを述べた.

 誤解を生じさせた原因について,あらためて考えてみると

[1]いささか意外なことに,4次元正120胞体の二胞角は正確に144°で,正十角形の内角に等しい.

[2]4次元空間ですべて正四面体でできている正5胞体,正16胞体,正600胞体の3個の正多胞体の胞の間の角の和は360°である.

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 これらの対策について調べてみると,

[1]144°と90°とは有理数比になっているが,正120胞体は5回の回転対称性をもち,正8胞体に解体再編されない.

[2]胞の間の角の和が360°になることは充填形の必要条件であるが,十分条件とは限らない.実際,正5胞体,正16胞体,正600胞体の3個の正多胞体の組み合わせでは充填形はできない.それは正600胞体は5回の回転対称性をもち,古典的結晶学の充填群と合わないせいである.

 二胞角が直角と有理比になるかどうかでラベルすると

      二胞角

5胞体    A

8胞体    B

16胞体   B

24胞体   B

120胞体  B

600胞体  A

の2群となるが,[1][2]のことから2πの整数分の1になるかどうかで元素数の下限を決定するほうが簡単かつ有用である.

 4次元デーン不変量は8胞体に解体再編されるかどうかの指標であって,したがって,8胞体に解体再編されるかどうかでもってラベルすると

      二胞角

5胞体    A

8胞体    B

16胞体   B

24胞体   B

120胞体  C

600胞体  D

の4群ということになる(元素数4以上).

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