(314)プラトン立体と3−4−5

- 線数 回転対称軸 面と点の和 1つの面の角数 1点に集まる線数
正4面体
正6面体 12 13 14 - -
正8面体 12 13 14 - -
正12面体 30 31 32 - -
正20面体 30 31 32 - -
合計数 90 102 100 18 18

 この表の「線の数」と「回転対称軸」と「面と点の和」に注目してみよう。正4面体が6−7−8であり、正6面体及び正8面体は12−13−14であり、正12面体と正20面体は30−31−32となっているのが分かるだろう。回転対称軸の本数は面、点、線の総和を2で割った数に等しいことと、面数+点数−2=線数というオイラーの法則からこのように連続する3数になるのだが、回転対称軸の数はそれぞれの反転に関係の深い数となっているということにも注意すること。

 ここでもう一つ注目しておきたいのは、表の右端に示した「1つの面の正多角形の角数」と「一つの頂点に集まる線の数」である。アミかけしてある部分で分かるようにどちらも3−4−5となっている。<正4面体−正8面体−正20面体の系>において、「1つの面の正多角形の角数」はみな正3角形である。しかし<正4面体−正6面体−正12面体の系>の1つの面の形は、それぞれ正3角形−正4角形−正5角形だ。つまりこちらは<3−4−5>となっているのである。

 次にこの<正4面体−正6面体−正12面体の系>の「1つの頂点に集まる線の数」を見てみると、全て1点に線が3本集まっている。一方<正4面体−正8面体−正20面体の系>はどうかというと、1点にそれぞれ3本−4本−5本が集まっている。つまり<3−4−5>となっているのだ。6以上の数がなぜないのか。面の形が正6角形だとどこまでも正6角形で埋め尽くされる平面になってしまい立体にはならない。また1つの点に6本の線が集まるというのも、これと同様で正3角形で埋め尽くされる平面となり立体にはなり得ない。ではなぜ1と2がないのか。もちろん1つの点に1本の線、2本の線が集まっても面は作れないし、同様に1角形、2角形は存在しないからであるが、面数+点数−2=線数というオイラーの法則の「−2」の意味の深さが見て取れるだろうか。

 さて3:4:5といえば「エジプトの直角3角形」がすぐに連想される。このエジプトの3角形という名前は、古代のエジプト人が毎年起こるナイル川の洪水の後に、等距離の13個の結び目がついたロープを用いて測地していたというエピソードによる。この辺長比3:4:5の直角3角形はまた「ピュタゴラスの3角形」とも呼ばれている。実際にエジプトでこの結び目がついたロープを用いて計測していたかどうかは別として、この3角形は実際にギリシア人よりエジプト人の方が先に知っていたことが知られているので、本稿ではこの3:4:5の直角3角形をエジプトの直角3角形と呼ぶことにする。