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Kissing Number (親吻數)


KissingNumber12

n 維度中,與一個等價的超球體相切而不發生任何交叉的等價超球體的數量,有時也稱為牛頓數、接觸數、配位數或配位。牛頓正確地認為三維空間中的親吻數是 12,但直到 19 世紀才出現第一個證明(Conway 和 Sloane 1993, p. 21),由 Bender (1874)、Hoppe (1874) 和 Günther (1875) 提出。Schütte 和 van der Waerden (1953) 以及 Leech (1956) 發表了更簡潔的證明。在將 12 個球體圍繞中心球體堆放後(例如,可以透過排列球體,使其與中心球體的切點對應於二十面體的頂點來實現),還剩下大量的自由空間(上圖),儘管不足以容納第 13 個球體。

對於 n=1 到 9 和 n=24晶格堆積的精確值是已知的(Conway 和 Sloane 1993, Sloane 和 Nebe)。Odlyzko 和 Sloane (1979) 找到了 24 維的精確值。

對於 n=1、2、3、4、8 和 24 的一般堆積的精確值是已知的。Musin 在 2003 年開發了一種邊界方法來證明 24 維的情況,他的方法也為三維和四維提供了證明(Pfender 和 Ziegler 2004)。

在球體表面上排列 n 個點,對應於圍繞中心球體(不一定是相同半徑)放置 n 個相同的球體,稱為球面碼

下表給出了維度 維度 D 中晶格 (L) 和非晶格 (NL) 堆積中已知的最大親吻數(如果存在具有更高數量的非晶格堆積)。在非晶格堆積中,親吻數可能因球體而異,因此下面給出了最大值(Conway 和 Sloane 1993, p. 15)。Sloane 和 Nebe 維護了一個更廣泛和最新的表格。這裡,D=13 和 14 的非晶格邊界由 Zinov'ev 和 Ericson (1999) 證明。

DLNLDLNL
1213>=918>=1154
2614>=1422>=1606
31215>=2340
42416>=4320
54017>=5346
67218>=7398
712619>=10668
824020>=17400
9272>=30621>=27720
10>=336>=50022>=49896
11>=438>=58223>=93150
12>=756>=84024196560

在 12 維和 24 維中具有最大堆積數的晶格有特殊的名稱:Coxeter-Todd 晶格Leech 晶格。由下式給出的 n 維晶格密度的下界的一般形式為

 eta>=(zeta(n))/(2^(n-1)),

其中 zeta(n)黎曼 zeta 函式,被稱為Minkowski-Hlawka 定理


參見

Coxeter-Todd 晶格, 十二面體猜想, 埃爾米特常數, 超球體堆積, 開普勒猜想, Leech 晶格, Minkowski-Hlawka 定理, 球體堆積

使用 探索

參考文獻

Bender, C. "Bestimmung der grössten Anzahl gleich Kugeln, welche sich auf eine Kugel von demselben Radius, wie die übrigen, auflegen lassen." Archiv Math. Physik (Grunert) 56, 302-306, 1874.Conway, J. H. and Sloane, N. J. A. "The Kissing Number Problem" and "Bounds on Kissing Numbers." §1.2 and Ch. 13 in Sphere Packings, Lattices, and Groups, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 21-24 and 337-339, 1993.Edel, Y.; Rains, E. M.; Sloane, N. J. A. "On Kissing Numbers in Dimensions 32 to 128." Electronic J. Combinatorics 5, No. 1, R22, 1-5, 1998. http://www.combinatorics.org/Volume_5/Abstracts/v5i1r22.html.Günther, S. "Ein stereometrisches Problem." Archiv Math. Physik 57, 209-215, 1875.Hoppe, R. "Bemerkung der Redaction." Archiv Math. Physik. (Grunert) 56, 307-312, 1874.Kuperberg, G. "Average Kissing Numbers for Sphere Packings." Preprint.Kuperberg, G. and Schramm, O. "Average Kissing Numbers for Non-Congruent Sphere Packings." Math. Res. Let. 1, 339-344, 1994.Leech, J. "The Problem of Thirteen Spheres." Math. Gaz. 40, 22-23, 1956.Odlyzko, A. M. and Sloane, N. J. A. "New Bounds on the Number of Unit Spheres that Can Touch a Unit Sphere in n Dimensions." J. Combin. Th. A 26, 210-214, 1979.Pfender, F. and Ziegler, G. "Kissing Numbers, Sphere Packings, and Some Unexpected Proofs." Not. Amer. Math. Soc. 51, 873-883, 2004.Schütte, K. and van der Waerden, B. L. "Das Problem der dreizehn Kugeln." Math. Ann. 125, 325-334, 1953.Sloane, N. J. A. Sequence A001116/M1585 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Sloane, N. J. A. and Nebe, G. "Table of Highest Kissing Numbers Presently Known." http://www.research.att.com/~njas/lattices/kiss.html.Stewart, I. The Problems of Mathematics, 2nd ed. Oxford, England: Oxford University Press, pp. 82-84, 1987.Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, p. 84, 1986.Zinov'ev, V. A. and Ericson, T. "New Lower Bounds for Contact Numbers in Small Dimensions." Prob. Inform. Transm. 35, 287-294, 1999.Zong, C. and Talbot, J. Sphere Packings. New York: Springer-Verlag, 1999.

在 中被引用

Kissing Number (親吻數)

請引用本文

Weisstein, Eric W. "Kissing Number." 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/KissingNumber.html

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