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第 3 章:五组整数解与五种立体 ​

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3.1 不漏项地枚举 ​

令 a=p-2、b=q-2,则 a,b 是正整数,且 ab<4。

若 a=1,则 b=1,2,3;若 a=2,则只能 b=1;若 a=3,也只能 b=1;若 a\ge4,任何正整数 b 都不可能。因此恰好五组参数。

每面边数 p每顶点面数 q立体VEF
33正四面体464
34正八面体6128
35正二十面体123020
43正六面体(立方体)8126
53正十二面体203012

计数可以由参数反算:

E=\frac{2pq}{2p+2q-pq},\qquad V=\frac{2E}{q},\qquad F=\frac{2E}{p}.

例如 p=4,q=3,分母为 8+6-12=2,所以 E=12、V=8、F=6。

3.2 为什么正六边形不行 ​

正六边形每角 120^\circ,至少三面相交就达到 360^\circ,不满足凸顶点的严格不等式。边数更多的正多边形内角更大,也被排除。

这里排除的是三维凸正多面体;不排除平面铺砌,也没有在讨论允许自交的星形正多面体。

保留每一次追问,认真走完每一步证明。