未解決問題、幾何学、1694年に提起
接吻数問題
部分的に解決
各次元 に対し、ユークリッド空間 において中心の単位球に同時に接することのできる、互いに重なり合わない単位球の最大個数(接吻数) を決定せよ。
2026年現在、正確な接吻数 が判明しているのは6つの次元のみである:、、(シュッテ・ファン・デル・ヴェルデン、1953年)、(ムシン、2003/2008年)、、(オドリズコ・スローンおよびレーヴェンシュタイン、1979年)。すでに次元 において ( はルート格子 で実現)、次元 において ( は で実現)と未解決のままである。 における最良の漸近下界は (イェンセン、ヨース、パーキンス、2018年)であり、最良の漸近上界は1978年のカバチャンスキー・レーヴェンシュタイン上界 のままである。
既知の最良の結果
- 次元 において正確な値が証明されている:、、、、、。
- 次元 では、半正定値計画法による上界と格子構成により 、、 が得られている(バショク・ファレンティン 2008年、ミッテルマン・ファレンティン 2010年、マシャド・デ・オリヴェイラ・フィーリョ 2018年)。
使われた手法と限界
| 手法 | 達成したこと | 限界 |
|---|---|---|
| デルサルトの線形計画限界とムシンの拡張 | ゲーゲンバウアー(超球)多項式による正定値展開を用いて、 格子()、リーチ格子()、および正 -胞体()の厳密な最適性を証明した。 | 2点相関不等式だけでは などの次元において幾何学的に実現不可能な2点間距離分布を排除しきれず、最良の格子との間に数個のギャップが残る。 |
| 多点半正定値計画階層(バショク・ファレンティン、ラセール) | 3点および4点の球面調和関数制約を組み込むことで、次元 にわたって上界を引き下げた。 | 行列サイズと多項式の次数が次元 や階層レベルとともに急増し、次元 で に到達する前に計算が頭打ちとなる。 |
未解決の問い
- 5次元の接吻数は、 ルート格子が達成する に等しいか。
- 現在 と の間にある真の指数増大率 はいくらか。
参考文献
- Oleg R. Musin (2008). The kissing number in four dimensions · DOI:10.4007/annals.2008.168.1 · arXiv:math/0309430
- Andrew M. Odlyzko, Neil J. A. Sloane (1979). New bounds for kissing numbers · DOI:10.1007/978-1-4757-6568-7_19
- Christine Bachoc, Frank Vallentin (2008). New upper bounds for kissing numbers from semidefinite programming · DOI:10.1090/S0894-0347-07-00589-9