■3次曲面上の27本の直線(その22)

[1]2次曲線(円錐曲線)

 平面上の5点で円錐曲線がひとつ決まる.

 2つの円錐曲線の交点での8本の接線は,同じ円錐曲線に接する.

 与えられた5つの円錐曲線に接する円錐曲線は3264個ある.

[2]3次曲線

 ニュートンは,平面3次曲線はすべて,5つの空間3次曲線から中心射影を行うことで得られるれることを証明した.

 軸を変えても互いに他に還元できない3次曲線が78種類ある(ニュートンはこのうち72種類を見つけていた).

 空間の6点で,空間3次曲線が決まる.

 ある点から3次曲線へは多くて6本の接線が引ける(これは3次曲線の類が3か4か6であることからいえる)

 3次曲線は高々9個の変曲点をもち,うち高々6個は実の変曲点である.この9点は12本の直線上に3個ずつ並んでいる.

 非特異な3次曲線上にうまく27個の点をとって,それらを通ってもとと6点で接する円錐曲線を引くことができる.この27個の点は3次曲線の9個の変曲点のそれぞれを通る3つの接線の接点である.

[3]4次曲線

 4次曲線の3つの2重点での6本の接線は,同じ円錐曲線に接する.

 4次曲線は実変曲点を高々8つもつ.

 4次曲線は高々24個の変曲点をもち,うち高々8個は実の変曲点である. 一般的な平面4次曲線の2重接線の最大本数は28である(これは3次曲面に最大27本の直線があることからいえる.3次曲面が3,7,15,27本の実直線しかもちえないことから,4次曲線は4,8,16,28本の実2重接線しかもちえない).

 軸を変えても互いに他に還元できない4次曲線が152種類ある(この分類はオイラーが手がけ,プリュッカーが成し遂げた).

 4次曲線に対し,どの4つの2重接線の接点を通る315個の円錐曲線が存在する.

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6次の既約な曲線は12個の直径を持ちうる

8次の代数曲線は最大18個の直径を持ちうる

10次の代数曲線は最大30個の直径を持ちうる

24次の代数曲線は最大30個の直径を持ちうる

m次の既約な曲線の直径は、一般にmが奇数なら最大m個、mが偶数なら最大m+2個ある。

ただし例外が6つあって、

m=6のとき、直径は最大12個

m=8のとき、直径は最大18個

m=10,12,24のとき、直径は最大30個

m=16のとき、直径は最大18個(2つのタイプがある)

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m=6のときの12個の直径は、4つの直径で3つのバラ模様を、6つの直径で4つのバラ模様を、2つが1点で交わった共役なもの6つに分けられる。

このことは立方体とその対称変換群S4(位数24)の性質からいえる

m=8のときの18個の直径は、4つの直径で3つのバラ模様を、8つの直径で4つのバラ模様を、共役なもの9つに分けられる。

このことは正八面体とその対称変換群の性質からいえる

m=12,20,24のときの30個の直径は、6つの直径で6つのバラ模様を、6つの直径で10のバラ模様を、4つの直径で15のバラ模様を、共役なもの15に分けられる。

どの対も2つのバラ模様に属している。このことは正12面体とその対称変換群の性質からいえる

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