■置換多面体の空間充填性(その301)

 空間充填2^n+2n胞体について

  {3,4}(110)

  {3,3,4}(0100)

  {3,3,3,4}(01100)

  {3,3,3,3,4}(001000)

x=2/nとすると,それぞれの頂点座標は

2次元:(x,0)の置換 

3次元:(x,x/2,0)の置換,1辺の長さx/2・√2

4次元:(x,x,0,0)の置換,1辺の長さx・√2

5次元:(x,x,x/2,0,0)の置換,1辺の長さx/2・√2

6次元:(x,x,x,0,0,0)の置換,1辺の長さx・√2

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 面心の2倍のところに,空間充填相手の中心が来るので,切頂面と原正多胞体のn−1次元面の配置を調べてみると

[1]偶数次元

 n=2のとき,0と2→(2x,0),(x,±x)

 n=4のとき,2と4→(2x,0,0,0),(0,2x,0,0),(x,x,±x,±x)

 n=6のとき,3と8→(2x,0,0,0,0,0),(0,2x,0,0,0,0),(0,0,2x,0,0,0),(x,x,x,±x,±x,±x)

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[2]奇数次元

 n=3のとき,1と2→(2x,0,0),(x,x,±x)

 n=5のとき,2と4→(2x,0,0,0,0),(0,2x,0,0,0),(x,x,x,±x,±x)

 n=7のとき,3と8→(2x,0,0,0,0,0,0),(0,2x,0,0,0,0,0),(0,0,2x,0,0,0,0),(x,x,x,x,±x,±x,±x)

になる.

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 また,頂点の2倍は

2次元:(2x,0) 

3次元:(2x,x,0)

4次元:(2x,2x,0,0)

5次元:(2x,2x,x,0,0)

6次元:(2x,2x,2x,0,0,0)

 ここに隙間ができるかどうかが問題となる.なお,二面角は3体で2πとなるため,辺接触は考えられず,点接触のみを考慮すればよい.

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[まとめ]空間充填多面体が正多面体のとき,高い対称性のため,隙間ができるようである.n=2,4のとき+2,それ以外は+1となる.

[1]偶数次元

 n=2のとき,0と2→4

 n=4のとき,2と4→8

 n=6のとき,3と8→12

 n=8のとき,4と16→21

 n=10のとき,5と32→38

 n=12のとき,6と64→71

[2]奇数次元

 n=3のとき,1と2→4

 n=5のとき,2と4→7

 n=7のとき,3と8→12

 n=9のとき,4と16→21

 n=11のとき,5と32→38

 n=12 とき,6と64→71

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