オイラーの多面体定理2008/10/28 01:12

 前の記事で「多面体缶」と書いたが、多面体というのは、平面の組み合わせで定義されるものだ。この缶では曲面が残っている。

 で、変なことを思いついた。円柱をオイラーの多面体定理を満たすようにするには、どうすればよいかということである。ちなみに、オイラーの多面体定理というのは、単純多面体(閉じた多面体で、各面にも全体にもドーナツのような穴がない)に関して、頂点の数+面の数-辺の数=2となる、という定理である。

 円筒(円柱)の缶は、円2つと切り開いた長方形ひとつからなる。ここで、柱面を平面に開くのがミソである。じっさいの多くのスチール缶でもそこには継ぎ目がある。これを「見えない辺」とする。すると、上と下の円も、ただの円ではなく、継ぎ目のところに頂点のある「一角形」になる。結果、頂点は2、面は3、辺は3(円周ふたつと継ぎ目)で、2+3-3=2になるではないか。

 平面に展開できる面(可展面)であれば、曲面を含む立体も、平面にするために切り開いたところを辺に、その端を頂点にすれば、オイラーの多面体定理は成り立つ…のではないか。たとえば円錐は、錐面の継ぎ目を考慮すれば、頂点2、面2、辺2だ。うーん、ちょっとした発見をした気分だぞ。

 これを思いついたのはついさっきだが、そういえば、最近『北園克衛詩集』で、妙な単語に出会っていた。
望遠鏡空間が怠けて楕円形になり、2角形になり、抛物線になり、溶けてしまつた。無色透明の美しい少年が水晶のパイプを喞へてカメラの中に現はれてくる。こんにちは、私の美しい白い写真師! 写真師はプラットフオオムの椅子にゐる。
『硝子の夜の少年の散歩』(『円錐詩集』から)
2角形!

 オイラーの多面体定理といえば、2年ぐらい前に読んだ『デカルトの暗号手稿』(アミール・D-アクゼル著 水谷淳訳)によると、この定理は、オイラーよりも100年前に、デカルトが見つけていたらしい。
 また、オイラーさんに関しては、つい最近読み返した、森毅さんの『異説数学者列伝』の以下の文章が笑える。
数学のどの分野を渉猟してもオイラーの公式に遭うことは、関西の山野を散策して弘法大師の独鈷水に遭うようなものである。
「関西の」とあるが、弘法大師は、ダウザーか井戸堀職人だったんじゃないかとしか思えないひとで、大師が見つけたという湧き水は関東にもたくさんあるように思う。

コメント

_ おなが ― 2008/10/28 09:35

アルミ缶の製法のひとつ
昔、バイトでアルミ加工工場に行った。
アルミ缶は五ミリ程のアルミ板から缶の大きさの円板を切り出し、それを機械で打ち出してコップのように整形していた。つまり一枚の曲面だった。それにビールとかを入れて蓋をするらしい。

_ maekawa ― 2008/10/29 00:21

 打ち出しのアルミニウム缶は、等長変換ではありませんね。アルミニウム缶に一体成形があってスチール缶にないのは、アルミニウムと鉄の展性と延性の違いによるものでしょう。しかし…、展性と延性というのは耳にはいってきたことのある言葉なのですが、『理科年表』を見たら載っていないし、具体的にどんな量なのかよくわかりませんでした。『理科年表』には「降伏強さ」とか「伸び」といった数値がありましたが、工業用純鉄の「伸び」係数は工業用アルミニウムより高いとのことでした。ふーん。
 なお、「伸び」のほとんどない「紙」で、深い容器をつくる(深しぼり)というテーマもあり、この研究にはちょっとだけ関わったことがあります。
 金属よりも紙のほうが数学的という話…かも?
 それについては、次>>の記事もどうぞ。

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