Abb. 2In Kapitel IV werden wir den Typus eines 11-eckigen Polyeders mit Volumen von 2.35463kennenlernen. Im Vergleich dazu erhalten wir3 4/4/4/4 7/7 8max 2.34436 2.35451 2.29153 2.30393In analoger Weise lassen sich für das für n = 11 optimale Polyeder Ecken vom Grad größer achtausschließen; das für n = 11 optimale Polyeder besitzt somit nur Ecken vom Grad 4, 5, 6 oder 7.Ebenso wird in Kapitel IV ein 13-eckiges Polyeder mit Volumen von 2.61283 angegeben. Dazukönnen wir vergleichen:3 4/4/4 4/4/6 7/7 8max 2.59443 2.60668 2.61184 2.57975 2.58037Somit enthält das für n = 13 optimale Polyeder keine Ecken vom Grad 3 und 8, und in ähnlicherWeise lassen sich Ecken von höherem Grad ausschließen; weiters enthält das für n = 13 optimalePolyeder höchstens zwei nicht benachbarte Ecken vom Grad 4.Für n = 14 erhalten wir:3 4/4 4/6/6 7max 2.69643 2.71780 2.71832 2.71822Da ein 14-eckiges Polyeder mit Volumen 2.72098 existiert [s.(III,1)], können wir für das fürn = 14 optimale Polyeder Ecken vom Grad 3, 7 und analogerweise Ecken höheren Gradesausschließen. Enthält das optimale Polyeder zwei Ecken vom Grad 4, so sind diese benachbart.(8) Zur Erweiterung dieser Überlegungen betrachten wir noch zwei Dreiecke APB und BQAmit gemeinsamer Kante AB. Dabei sagen wir, daß sich die Ecken P und Q seiten; dieentsprechenden Flächen des einfachen dualen Polyeders sind dann durch eine Kante verbunden.13
Nun sei P vom Grad p und Q vom Grad q. Wir bezeichnen mit 2 1 die Summe der Flächen vonAPB und BQA, mit 2 die Flächensumme der weiteren p-1 Dreiecke, die sich in P treffen, und mit 3die Flächensumme der weiteren q-1 Dreiecke, die sich in Q treffen; 4 sei die Summe derWinkel APB und BQA. Ersetzen wir jedes Dreieck um P bzw. Q durch ein flächengleichesgleichschenkeliges Dreieck mit demselben Winkel bei P bzw. Q, so vergrößern wir seinenEckensinus. Das Volumen eines gleichschenkeligen Dreiecks ist als Funktion der Dreieckswinkelstreng konkav und somit vergrößern wir die Volumenssumme von APB und BQA abermals,wenn wir diese Dreiecke durch kongruente Dreiecke mit Fläche 1 und Halbwinkel an der Spitzeersetzen. Ebenso vergrößern wir die Volumssumme der übrigen Dreiecke um P, wenn wir diesedurch p-1 kongruente gleichschenkelige Dreiecke mit Fläche 2 /(p-1) und Halbwinkel (-)/(p-1)an der Spitze ersetzen. Analoges gilt für die übrigen Dreiecke um Q. Das Polyedermosaik enthältnoch weitere 2n-4-(p+q) Dreiecke, deren Flächensumme 4-(2 1 + 2 + 3 ) beträgt. Somit ist dasVolumen des Polyeders kleiner oder gleich: - F 4= 2 G ( , + (p -1) G (p-1 , +(q-1) G ( - q-1 ,1 ) 2 ) 3 )+Dabei ist 1 = 2 +21 , und es ist = (p -1) (2 -2 p-1 +2 2 ) , sowie (2n - 4 - (p + q)) U ( 4 -(2 1 + 2+ 3) ) ,2n - 4 - (p + q) = (q -1) (2 - q-1 +2 ) .3 3Wegen der strengen Konkavität von G und U ist F 4 streng konkav in (, 1 , 2 , 3 ) und besitztdaher ein eindeutiges Maximum. Für n = 10, p = 4 und q = 6 ist dieses 2.21696 < 2.21871; fürp = 4, q = 6 und n = 14 ist das Maximum von F 4 2.72004 < 2.72098. Somit darf sich bei dem fürn = 10 und n = 14 optimalen Polyeder keine Ecke vom Grad 4 mit einer Ecke vom Grad 6 seiten.Seiten sich bei einem 11-eckigen Polyeder eine Ecke vom Grad k und eine Ecke vom Grad 7, soist:k 4 5 6 7max 2.33054 2.35232 2.33538 2.29153Da es ein 11-eckiges Polyeder mit Volumen 2.35463 gibt, können wir damit für das für n = 11optimale Polyeder Ecken vom Grad 7 ausschließen. Denn jede Ecke E vom Grad 7 ist zu siebenweiteren Ecken benachbart und somit besitzt dann das Polyeder drei Ecken, die zu E nicht14