MathLabs

解法: Dehn不変量:四面体と立方体はハサミ合同ではない(1900年)

ステップ 3/7: 加法性:不変量は分割によって変わらない
ざっくり言うと

立体を片に切り分けるとき、新しい切断のたびに立体内部に新しい辺が生じるが、これらの新しい辺は常に対(または小さな組)になって現れ、その二面角の和はちょうど直角 π\pi か一回転 2π2\pi になる——これらは π\pi の有理数倍の角度であり、Dehnの帳簿では消える。これこそ、Dehnが不変量を πQ\pi\mathbb{Q} を法として機能するように設計した理由である:切断がどんな内部辺の混乱を生み出そうとも、それらが合計に何も加えないことを保証する。

P=P1⊔⋯⊔Pk  ⟹  Dehn⁡(P)=∑iDehn⁡(Pi)P = P_1 \sqcup \cdots \sqcup P_k \implies \operatorname{Dehn}(P) = \sum_i \operatorname{Dehn}(P_i)
詳しい解説

PP が有限個の多面体片 P1,…,PkP_1, \ldots, P_k に切断され QQ に組み立て直されるならば、(新たな各内部辺が 2π2\pi または π\pi に和する角度対を寄与し、それらが πQ\pi\mathbb{Q} を法として消えること、また元の各辺の角度が各片にわたって加法的に分割されることを追跡することで)Dehn⁡(P)=∑iDehn⁡(Pi)=Dehn⁡(Q)\operatorname{Dehn}(P) = \sum_i \operatorname{Dehn}(P_i) = \operatorname{Dehn}(Q) が直接確かめられる。したがって Dehn⁡\operatorname{Dehn} は体積とちょうど同じようにハサミ合同の下で不変であるが、厳密により多くの情報を持つ。

このステップで使う知識