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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

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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 Wolfram|Alpha 中被引用

Kissing Number (亲吻数)

请引用本文

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

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