■サマーヴィルの等面四面体(その816)

 1辺の長さ1のBC helixの重心間のz軸方向距離は

  {6/n(n+1)(n+2)}^1/2

である.

 外筒の半径に対しては明示的な公式は期待できないとのことであったが,簡単な幾何学的考察から

[1]ねじれ角に対応する辺1本当たりのz座標の差は重心間のz座標の距離に等しい.

[2]直角三角形の底辺の長さは

 1^2−{6/n(n+1)(n+2)}

={n^3+3n^2+2n−6}/n(n+1)(n+2)

=(n−1)(n^2+4n−6)/n(n+1)(n+2)

かえって

 {1−{6/n(n+1)(n+2)}}^1/2

このままのほうがよい.

[3]ねじれ角を用いると

  2rsinξ/2={1−{6/n(n+1)(n+2)}}^1/2

  2r={1−{6/n(n+1)(n+2)}}^1/2/sinξ/2

  2r={1−{6/n(n+1)(n+2)}}^1/2/{(1−cosξ)/2}^1/2

 n=2のとき,{3/4}^1/2=√(3/4)  (OK)

 n=3のとき,{9/10}^1/2/{5/6}^1/2

={9/10・6/5}^1/2=√(27/25)=1.039   (OK)

 n=4のとき,{19/20}^1/2/{5/8}^1/2

={19/20・8/5}^1/2=√(38/25)=1.232

 n=5のとき,{34/35}^1/2/{(14−√21)/20}^1/2

34/35・{(14+√21)/20}/{175/400}

20・34/35・{(14+√21)/175}

20・34・{(14+√21)/35・175}の平方根=1.43633

 n=6のとき,{55/56}^1/2/{(7−√7)/12}^1/2

55/56・{(7+√7)/12}/{42/144}

12・55/56・{(7+√7)/42

12・55・{(7+√7)/56・42の平方根=1.64521

n=7:1.85744

n=8:2.07191

n=9:2.28794

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