■対蹠点までの距離(その7)

 これまで考察した多面体では

  対蹠点までの距離=平行な辺の組数=対称平面の数であった。

であったが、ここではまず、正多面体の対称平面の個数を考えてみる。

 正多面体の対称平面の個数は案外知られていない。

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[1]正四面体

 各辺とそれに相対する辺の中点を結ぶ面、合計6枚。

 平行な辺はない

 対蹠点はなし

[2]正12面体

 各辺とそれに相対する辺を含む面、合計15枚。

 平行な辺は15組

 対蹠点はある。対蹠点までの距離は5

[3]正20面体

 各辺とそれに相対する辺を含む面、合計15枚。

 平行な辺は15組

 対蹠点はある。対蹠点までの距離は3

[4]立方体

 各辺とそれに相対する辺を含む面、6枚。

 中心をとおって、面の平行な互いに直交する面、3枚。合計9枚

 平行な辺は3組

 対蹠点はある。対蹠点までの距離は3

[5]正八面体

 相対する頂点とそれらを通らない辺の中点を通る面、6枚。

 4個の頂点を含む面、3枚。合計9枚

 平行な辺は6組

 対蹠点はある。対蹠点までの距離は2

 この切頂切稜多面体の平行な辺の組数はこれらの合成になるはずである。このような観察によって「実験値」がでたが、問題はそれを以下の結果と結びつける理論的証明を求めることである。

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 切頂八面体(3次元点置換多面体)の頂点を一つ選び、それを北極とする。南極(対蹠点)まで辺をたどっていけば、何ステップで到達できるだろうか?

 実際に数えてみると、どのルートをたどっても6ステップでたどりつくことができることが分かる。切頂八面体の北極と南極は「6次の隔たり」になっているというわけである。

 もっと詳細に調べてみると,

[1]1ステップで移ることができる頂点は3個ある

[2]2ステップで移ることができる頂点は5個ある

[3]3ステップで移ることができる頂点は6個ある

[4]4ステップで移ることができる頂点は5個ある

[5]5ステップで移ることができる頂点は3個ある

[6]6ステップで移ることができる頂点は1個ある

 これを母関数の形で書くと

  1+3x+5x^2+6x^3+5x^4+3x^5+x^6  

となる。

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