■高次元タイルの二面角(その1)
【1】高次元FCC結晶
正軸体の頂点
P1(1,0,・・・,0)
P2(0,1,・・・,0)
・・・・・・・・・・・
Pn(0,0,・・・,1)
切頂により,辺の中点が頂点になる.
Q1(1/2,1/2,0,・・・,0,0)
Q2(0,1/2,1/2,・・・,0,0)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
Qn(0,0,0,・・・,1/2,1/2)
OQ1=1/√2
OQ2=1/√2
cosθ=1/2
したがって,FCC結晶の二胞角はその補角であるから,次元に関わらず120°となる.
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【2】高次元HCP結晶
正単体の基本単体を(0,a1,・・・,an)とする.
aj=√2/j(j+1),yj=xj/aj
> (1−y1)/√(1/a1^2)=(yn-1−yn)/√(1/an-1^2+1/an^2)=L
y1−y2=y2−y3=・・・=yn-2−yn-1=0
y1=y2=・・・=yn-1,y0=1,yn=0
a1=1
1/an-1^2+1/an^2=(n−1)n/2+n(n+1)/2=n^2
(1−y1)=y1/n,y1=n/(n+1)=y2=・・・=yn-1
L=1/(n+1),y1−1=−L
頂点の座標は
Q1(a1y1,a2y2,・・・,anyn)
もう一つの頂点は
Q2(a1y1+2L,a2y2,・・・,anyn)
O(a1,・・・,an)
OQ1(a1(y1−1),a2(y2−1),・・・,an(yn−1))
=(−La1,・・・・,−Lan-1,−an)
OQ2(a1(y1−1)+2L,a2(y2−1),・・・,an(yn−1))
=(−La1+2L,・・・・,−Lan-1,−an)
OQ1^2=L^2{a1^2+・・・+an-1^2}+an^2
={1/(n+1)}^2{2/1・2+・・・+2/(n−1)n}+2/n(n+1)
=2{1/(n+1)}^2・{1−1/n}+2/n(n+1)
=2(n−1)/n(n+1)^2+2/n(n+1)
=4/(n+1)^2
OQ2^2=L^2{a1^2+・・・+an-1^2}+an^2+4La1(y1−1)+4L^2
=4/(n+1)^2
OQ1・OQ2={a1^2(y1−1)^2+a2^2(y2−1)^2+・・・+an^2(yn−1)^2}+an^2+2La1(y1−1)
=L^2{a1^2+・・・+an-1^2}+an^2−2L^2
=4/(n+1)^2−2/(n+1)^2
=2/(n+1)^2
cosθ=1/2
したがって,HCP結晶の二胞角はその補角であるから,次元に関わらず120°となる.
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