■葉序らせん(その4)
正四面体らせんのねじれ角は131.81°であるが,2:√3:√3の二等辺三角形4枚からなる空間充填等面四面体(Sommerville)のねじれ角は消失し,0°になってしまう.
ここで,空間充填性の条件を除いて,ねじれ角が黄金角137.5°となる等面四面体を設計してみたい.
正三角形のうち1辺だけを長くするとなじれ角は小さくなるから,1辺だけを短くするとよいことはわかるが,正三角形でなくなると(その2)(その3)の方法が使えなくなってしまう.さてどうするか?
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cos(∠COD)=cos(∠BOC)=cos(∠AOB)=cos(∠DOE)=c
θ=π+arctan((1−c^2)/c)=2π/(1+φ)
arctan((1−c^2)/c)=2π/(1+φ)−π=(1−φ)π/(1+φ)
(1−c^2)/c=tan{(1−φ)π/(1+φ)}
念のため,右辺を約−1とおくと
1−c^2=−c, c^2=c+1
c=−2/3はそれほどかけ離れた解ではない.
次に,5点が同一円周上にあるような等面四面体を求めなければならない.等面四面体の相対する辺の中点を結ぶ3直線は直交する=直方体に埋め込まれる.また,
AD=BC=aで,直交する
AB=AC=DB=DC=b
とする.(a<b,b=1としても一般性は失われない).
投影面上の座標を,x,y,z>0として
A(x1,−y1,z1)
D(−x1,−y1,−z1)
C(x2,y2,−z2)
B(−x2,y2,z2)
O(0,0,0),外接球の中心=重心
x1^2+y1^2+z1^2=x2^2+y2^2+z2^2=R^2
4x1^2+4z1^2=4x2^2+4z2^2=a^2
(x1+x2)^2+(y1+y2)^2+(z1−z2)^2=(x1−x2)^2+(y1+y2)^2+(z1+z2)^2=b^2=1
R^2+x1x2+y1y2−z1z2=R^2−x1x2+y1y2+z1z2=b^2/2
x1x2=z1z2
ここで,cos(∠COD)=cos(∠BOC)=cos(∠AOB)=cos(∠DOE)=c
A’(x1,−y1)
D’(−x1,−y1)
C’(x2,y2)
B’(−x2,y2)
O’(0,0)
(−x1x2−y1y2)/(x1^2+y1^2)1/2(x2^2+y2^2)1/2
=(−x2^2+y2^2)/(x2^2+y2^2)=c
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