■交角60°(その3)
立方格子をゆがめて,すべての辺の長さの等しい平行六面体格子をつくってみる.平行六面体も空間充填多面体の1つであるからである.
平行六面体の体積は,スカラー三重積a・(b×c),すなわち,ベクトルaと外積b×cの内積で与えられるから,辺a,b,cが互いに60°の角度をなすようにすると,平行六面体の体積は最小値となると書かれている・・・本当だろうか?
立方格子のとき、最大値をとることは直観的にもわかるが、確かめてみたい。
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原点が含まれるときは,
|S|=|x1 y1| |V|=|x1 y1 z1|
|x2 y2| |x2 y2 z2|
|x3 y3 z3|
のように展開される。
x1=1,y1=0,z1=0
x2=cosθ,y2=sinθ,z2=0とおく.
x1x3/(x3^2+y3^2+z3^2)^1/2=cosθ
(x2x3+y2y3)/(x3^2+y3^2+z3^2)^1/2=cosθ
(x3^2+y3^2+z3^2)=1
より
x3=cosθ
x3cosθ+y3sinθ=cosθ
y3={cosθ-(cosθ)^2}/sinθ
z3^2=1-x3^2-y3^2
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v^2=(y2z3)^2=(sinθ)^2{1-(cosθ)^2-{cosθ-(cosθ)^2}^2/(sinθ)^2}
=(sinθ)^4-(cosθ)^2(1-cosθ)^2
=(1-(cosθ)^2)^2-(cosθ)^2(1-cosθ)^2
=1-2(cosθ)^2+(cosθ)^4-((cosθ)^2-2(cosθ)^3+(cosθ)^4)
=1-3(cosθ)^2+2(cosθ)^3
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y=1-3x^2+2x^3
y'=-6x+6x^2=6x(x-1)
x=0,1のとき極値をとる
したがって、この言明は誤りであろう。
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