■球に正多面体の手錠をかける(その2)

 (その1)で計算したことは,中接球を求めよという問題と等価である.今回のコラムでは,正多面体の基本単体を使って,正多面体の辺がすべて半径1の球に接している状態での正多面体の1辺の長さを求めてみたい.

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[1]立方体(1辺の長さ2)

  P0(0,0,0)

  P1(1,0,0)

  P2(1,1,0)

  P3(1,1,1)

  P1P3=√2→半径1の球に中接する立方体の1辺の長さ=√2

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[2]正八面体(1辺の長さ2)

  P0(0,0,0)

  P1(1,0,0)

  P2(1,√(1/3),0)

  P3(1,√(1/3),√(2/3))

  P1P3=1→半径1の球に中接する正八面体の1辺の長さ=2

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[3]正四面体(1辺の長さ2)

  P0(0,0,0)

  P1(1,0,0)

  P2(1,√(1/3),0)

  P3(1,√(1/3),√(1/6))

  P1P3=√(1/2)→半径1の球に中接する正四面体の1辺の長さ=2√2

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[4]正20面体(1辺の長さ2)

  P0(0,0,0)

  P1(1,0,0)

  P2(1,√(1/3),0)

  P3(1,√(1/3),τ^2/√3)

  P1P3=√((1+τ^4)/3)→半径1の球に中接する正20面体の1辺の長さ=2√3/√(1+τ^4)

  τ^4=3τ+2→√(1+τ^4)=τ√3

  2√3/√(1+τ^4)=2/τ=2(τ−1)=√5−1

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[5]正12面体(1辺の長さ2)

  P0(0,0,0)

  P1(1,0,0)

  P2(1,τ√((τ^2+1)/5),0)

  P3(1,τ√((τ^2+1)/5),τ^2√(τ^2+1)/5))

  P1P3=√(τ^2+τ^4)・√((1+τ^2)/5)→半径1の球に中接する正12面体の1辺の長さ=2√5/√(τ^2+τ^4)√(1+τ^2)

=2√5/τ(1+τ^2)

  τ^3=2τ+1

  2√5/τ(1+τ^2)=2√5/(3τ+1)

=4√5/(6τ+2)=4√5/(3√5+5)=4/(3+√5)=3−√5

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