■変形するデルタ20面体(その8)
【2】重n角錐の開口関数
重n角錐に1本の切れ込みを入れると,口の開いた重四角錐が得られる.一方の開口重四角錐の高さhから開口の大きさwを求めると,
w=f(h)=(4−h^2)^1/2sin(4arctanb(4−b^2−h^2)^-1/2)
これは他方の開口重四角錐の高さとなるから,
h=g(w)=(4−w^2)^1/2sin(4arctanb(4−b^2−w^2)^-1/2)
ここで,2つの開口重n角錐が歪みなしに接合できるための条件は
h=g(f(h))
h:0〜(−b^2+(4−b^2)tan^2(π/n))^1/2
である.
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【3】プログラムによる検証
w=f(h)=(4−h^2)^1/2sin(4arctanb(4−b^2−h^2)^-1/2)
とおいて,y=x,y=g(f(x))の交点を求めてみよう.グラフを描いてみるまでもなく,以下のような簡単なプログラムで,n=3,t:約103.5°〜107.5°のとき,交点が3箇所あることがわかる.
1000 PI=3.14159
1010 N=3
1020 T=105:T=T/180*PI:B=2*SIN(T/2):PRINT B
1030 '[b2t]:T=2*ATN(B/SQR(4-B*B)):T=T*180/PI:PRINT T
1040 MADE=SQR(4-B*B-B*B/TAN(PI/N)/TAN(PI/N))
1050 FOR X=0 TO MADE STEP .05
1060 Y=SQR(4-X*X)*SIN(N*ATN(B/SQR(4-B*B-X*X)))
1070 IF (4-B*B-Y*Y)<=0 THEN 1100
1080 Z=SQR(4-Y*Y)*SIN(N*ATN(B/SQR(4-B*B-Y*Y)))
1090 PRINT X,Z,X-Z
1100 NEXT X
1110 END
n=3,t=105°のとき,x=0.1013,x=0.4996,x=0.7551,すなわち,頂角が105°の12個の二等辺三角形からできている双子の多面体は3つの安定した形状をとるのである.
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