質問<1044>
「「オイラー標数」」
日付 2002/12/21
質問者 たくあき


A:三角形分割された閉曲面Xについて,
頂点の数,辺の数,面の数をそれぞれV,E,Fとする。
x=V-E+Fと定義し,曲面Xのオイラー標数という。
このとき次の関係が成立することを示しなさい。
(1)3F=
      
(2)E=3(V-x)
(3)V(V-1)≧2E
(4)V≧{7+\(\sqrt{\quad}\)(49-24x)}/2

B:球面を三角形分割したときの頂点の最少数を求め,
それを実現する球面の三角形分割を作りなさい。

です。宜しくお願いします。

お便り
日付 2002/12/24
回答者 juin


(1)3F=2E
Proof. One triangle has 3 edges, and one edge has 2 faces beside itself.
Then 3E equals to 2F.

お返事(武田)
日付 2002/12/31
回答者 武田


(A)

②E=3(V-x)の証明

オイラー標数
x=V-E+F
を3倍して、
3x=3V-3E+3F
  =3V-3E+2E ←①より
  =3V-E
E=3V-3x
 =3(V-x)

③V(V-1)≧2Eの証明

※解けず (~~;)

④ \(V\geq \frac{7+\sqrt{49-24x}}{2}\) の証明

 ③のV(V-1)≧2Eより、

\(V^{2}-V-2E\geq 0\)

\(V^{2}-V-2\cdot 3(V-x)\geq 0\)   ←②より

\(V^{2}-V-6V+6x\geq 0\)

\(V^{2}-7V+6x\geq 0\)

4倍して、

\(4V^{2}-28V+24x\geq 0\)

\(4V^{2}-28V\geq -24x\)

\(4V^{2}-28V+49\geq -24x+49\)

\((2V-7)^{2}\geq 49-24x\)

\(2V-7\geq \sqrt{49-24x}\)

\(2V\geq 7+\sqrt{49-24x}\)

\(V\geq \frac{7+\sqrt{49-24x}}{2}\)

 

(B)

\(\sqrt{\quad}\)の中の(49-24x)が正の数で、最小になるのは、

x=2のときだから、V≧4

したがって、頂点の最小数は4個

球面の三角形分割は次のようになります。