■サッカーボールの非平和的利用(その3)
(Q)五角形と六角形からなる多面体には五角形が常に12個ある.
(A)オイラーの多面体定理で示される制限からいえることとして,
v−e+f=2,2e≧3f,2e≧3v
を組み合わせると,
2v+2f=2e+4≧3f+4 → f≦2v−4
2v+2f=2e+4≧3v+4 → v≦2f−4
また,別の組合せ方をすると,
3v+3f=3e+6≦2e+3f → 3f−e≧6
3v+3f=3e+6≧2e+3v → 3v−e≧6
n本の辺をもつfn枚の面とn本の辺が交わるvn個の頂点をもつ凸多面体について,
F=f3+f4+f5+・・・
2E=3f3+4f4+5f5+・・・
6F−2E≧12
に代入すると
3f3+2f4+f5−f7−2f8−3f9−・・・≧12
地図のように2つの辺に囲まれた領域まで許すことにすると,この数え上げ公式は
4f2+3f3+2f4+f5−f7−2f8−3f9−・・・=12
となり,係数が1ずつ小さくなり,それが0となるf6は式中に現れない.
ここで,
(1)f2=f3=f4=0だとすると,少なくとも12個のf5がなければならないことになる
(2)多面体の面がすべてf5とf6であるならば,f5=12(切頂二十面体)
(3)多面体の面がすべてf4とf6であるならば,f4=6(切頂八面体)
(4)多面体の面がすべてf4,f6,f8であるならば,f4=f8+6(斜方切頂立方八面体)
もちろん,この結果はトポロジーの定理に基づくものであり,したがって,面が曲面(凸面,凹面,S字状の湾曲した曲面など)であっても成り立つ.
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