■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.
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【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
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[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.
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