■サマーヴィルの等面四面体(その482)
正四面体は空間充填図形ではないので,ヒルの直角錘(長さが1,√2,√3の辺が各3,2,1本)やサマーヴィルの等面四面体(長さが2:√3の辺が各2,4本)を使って,自己複製体を作る.
[Q]マッチ棒を6本使って空間充填四面体を1個作る.それにマッチ棒を継ぎ足して空間充填四面体を8個を作る.さらにマッチ棒を継ぎ足して空間充填四面体を27個作る.以下,N^3個の空間充填四面体を作るものとして,何本のマッチ棒が必要か?
[A]特定の方向のマッチ棒は狽求ik+1)/2=1+3+6+・・・+=N(N+1)(N+2)/6本,全部で6方向あるから計N(N+1)(N+2)本.
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ところで,N(N+1)/2は三角数,
狽求ik+1)/2=1+3+6+・・・
=1/2{Σk^2+Σk}
=N(N+1)(2N+1)/12+N(N+1)/4
=N(N+1)/12・{2N+1+3}
=N(N+1)(N+2)/6=N(N+1)(N+2)/3!
は四面体数である.
さらに,4次元5胞体数は
狽求ik+1)(k+2)/6
=1/6{Σk^3+Σ3k^2+2Σk}
=N^2(N+1)^2/24+N(N+1)(2N+1)/12+N(N+1)/6
=N(N+1)/24・{N(N+1)+2(2N+1)+4}
=N(N+1)/24・{N^2+5N+6}
=N(N+1)(N+2)(N+3)/24=N(N+1)(N+2)(N+3)/4!
となる.
ハーレーの論文の高さ公式
τ/l=(6/n(n+1)(n+2))^1/2
と四面体数は関係していないだろうか?
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