■サマーヴィルの等面四面体(その541)

 (その504)以降のやり直し.

 A(0,0,0)

B(e/2,e√3/2,a)

C(−e/2,e√3/2,2a)

D(0,0,3a)

 b^2=e^2+a^2,c^2=e^2+4a^2

は最長辺3aの方向の伸びる正三角柱を構成するものとする.

辺の長さと二面角はそれぞれ

AB=b,α 

AC=c,π/2

AD=3a,π/3

BC=b,π−2α

BD=c,π/2

CD=b,α

sinα=b/cより,3a≧c≧b

 これを最短辺bの方向に伸ばすことを考える.

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 BCが二等辺三角形の要の位置に来るようにすればよいことがわかっている.一般の3周期充填ではbは3等分されないことに注意しながら,CがAの位置に来るように向きを変えると

 A(−dcosα,dsinα,b−h)

B(0,0,b)

C(0,0,0)

D(dcosα,dsinα,h)

と,リパラメトライズできる.

AB^2=d^2+h^2=b^2

AC^2=d^2+(b−h)^2=c^2

AD^2=4d^2cos^2α+(b−2h)^2=9a^2

BC^2=b^2=b^2

BD^2=d^2+(b−h)^2=c^2

CD^2=d^2+h^2=b^2

が成り立つことが条件である.dとhをa,b,cで表したい.

d^2を消去すると,

(b−h)^2−h^2=c^2−b^2

b^2−2hb=c^2−b^2

h=(2b^2−c^2)/2b

d^2=b^2−h^2=b^2−(2b^2−c^2)^2/4b^2

=(4b^2c^2−c^4)/4b^2

=c^2(1−c^2/4b^2)

4c^2(1−c^2/4b^2)(1−b^2/c^2)+(b−2h)^2=9a^2

b−2h=(c^2−b^2)/b

4c^2(1−c^2/4b^2)(1−b^2/c^2)+(c^2−b^2)^2/b^2=9a^2

(4−c^2/b^2)(c^2−b^2)+(c^2−b^2)^2/b^2=9a^2

(4b^2−c^2)(c^2−b^2)+(c^2−b^2)^2=9a^2b^2

(3b^2)(c^2−b^2)=9a^2b^2

3(c^2−b^2)=9a^2

a,b,cの間にこの関係が成り立たなければならない.

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