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解法:Dehn不变量:四面体与立方体不是剪拼全等的(1900年)

第 4/7 步:计算:立方体的每个二面角都是有理的,因此其不变量为零
通俗地说

立方体是最友好的测试案例:无论两个面在哪里相接,它们都以一个完美的直角相接。由于直角是整整一圈的四分之一——相对于 π\pi 而言再有理不过的分数——Dehn的构造会把它彻底抹去,无论立方体的边有多长。

Dehn⁡(cube)=0,θcube=π2\operatorname{Dehn}(\text{cube}) = 0, \qquad \theta_{\text{cube}} = \frac{\pi}{2}
详细分析

立方体的每个二面角都是 π/2\pi/2,是 π\pi 的有理数倍,因此对每条边都有 [θ(e)]=0[\theta(e)] = 0 属于 R/πQ\mathbb{R}/\pi\mathbb{Q},从而 Dehn⁡(cube)=0\operatorname{Dehn}(\text{cube}) = 0;无论立方体边长多少都是如此,因为边长只是乘在一个本已为零的项上。由于 Dehn⁡\operatorname{Dehn} 在剖分下具有可加性(第3步),任何真正与立方体剪拼全等的立体——例如长方体,或以经过波尔约–格尔文方式分解的多边形为底的直棱柱——其Dehn不变量也必定为 00。

本步骤用到的知识