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Kissing Number (亲吻数)


KissingNumber12

n 维度中,与一个等价的超球体相切而不发生任何交叉的等价超球体的数量,有时也称为牛顿数、接触数、配位数或配位。牛顿正确地认为三维空间中的亲吻数是 12,但直到 19 世纪才出现第一个证明(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) 发表了更简洁的证明。在将 12 个球体围绕中心球体堆放后(例如,可以通过排列球体,使其与中心球体的切点对应于二十面体的顶点来实现),还剩下大量的自由空间(上图),尽管不足以容纳第 13 个球体。

对于 n=1 到 9 和 n=24晶格堆积的精确值是已知的(Conway 和 Sloane 1993, Sloane 和 Nebe)。Odlyzko 和 Sloane (1979) 找到了 24 维的精确值。

对于 n=1、2、3、4、8 和 24 的一般堆积的精确值是已知的。Musin 在 2003 年开发了一种边界方法来证明 24 维的情况,他的方法也为三维和四维提供了证明(Pfender 和 Ziegler 2004)。

在球体表面上排列 n 个点,对应于围绕中心球体(不一定是相同半径)放置 n 个相同的球体,称为球面码

下表给出了维度 维度 D 中晶格 (L) 和非晶格 (NL) 堆积中已知的最大亲吻数(如果存在具有更高数量的非晶格堆积)。在非晶格堆积中,亲吻数可能因球体而异,因此下面给出了最大值(Conway 和 Sloane 1993, p. 15)。Sloane 和 Nebe 维护了一个更广泛和最新的表格。这里,D=13 和 14 的非晶格边界由 Zinov'ev 和 Ericson (1999) 证明。

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 维和 24 维中具有最大堆积数的晶格有特殊的名称:Coxeter-Todd 晶格Leech 晶格。由下式给出的 n 维晶格密度的下界的一般形式为

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

其中 zeta(n)黎曼 zeta 函数,被称为Minkowski-Hlawka 定理


参见

Coxeter-Todd 晶格, 十二面体猜想, 埃尔米特常数, 超球体堆积, 开普勒猜想, Leech 晶格, Minkowski-Hlawka 定理, 球体堆积

使用 探索

参考文献

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

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请引用本文

Weisstein, Eric W. "Kissing Number." 来自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/KissingNumber.html

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