lihpb00 发表于 2024-7-21 15:26:42

有关四面体的一个构造问题

已知四面体的各棱长为a、b、c、d、e、f,问a2、b2、c2、d2、e2、f2为棱长是否可以同样构成四面体

霜晨 发表于 2024-10-5 12:50:37

本帖最后由 霜晨 于 2024-10-5 12:59 编辑

先说答案:不一定。
我对这个问题也很好奇。
既然是已经记6个边,那就不妨从边的角度研究。如果从角研究过于复杂,毕竟角在本质上也是边的关系。
一、首先,要想形成四面体,至少要满足变换后一定还可以是三角形。
比如三角形(a,b,c),必须满足三角不等式。
所以,若原四面体内存在钝角三角形,那么变换后必不可能构成四面体。
(若C为钝角,那么\(a^2+b^2<c^2 \),显然不满足变换后成为三角形)
二、同时,满足Cayley–Menger 行列式大于0.
有一个边与多面体体积的公式,叫Cayley–Menger 行列式:
https://picture.gptkong.com/20241005/122409a22dc63049618981544d68066ca9.jpg
论文传送门:
https://ems.press/content/serial-article-files/45383
这个行列式可以告诉我们n维单形的边与体积的关系。
不妨令n=3,设a对边为d,b对边为e,c对边为f,那么
\(2^3(3!)^2V^2\)==\begin{vmatrix} 0&1&1&1&1 \\1&0&d^2&e^2& c^2\\1&d^2&0&f^2& b^2\\ 1 &e^2&f^2&0& a^2\\ 1 &c^2&b^2&a^2&0\end{vmatrix}>0
若行列式小于0,则四面体不存在。

lihpb00 发表于 2024-10-5 16:19:49

霜晨 发表于 2024-10-5 12:50
先说答案:不一定。
我对这个问题也很好奇。
既然是已经记6个边,那就不妨从边的角度研究。如果从角研究过 ...

https://bbs.emath.ac.cn/thread-19587-1-1.html,帮我看看这个,差不多的问题
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