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幾何学おもちゃコミュの図形想像問題、たとえば、立方体を3方向から輪切り、とか。

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こちらでは、「コミュ違い」or「トピ違い」かも知れず、
また、検索不足のため、「既出ネタ」なのかも知れないので、
その場合は、お許しください・・・。

じつは、ずっと気になってる問題があります。

1辺が1cmの立方体の「消しゴム」のような材質の物体があります。
それを、直径1cmの円形の刃で輪切りにします。
まず、1方向だけ、輪切りにすると、どうなるかといえば、
直径1cm、高さ1cmの「円柱」になることは、容易に想像できます。
ここまでは、いいのですが、さて、
2方向目からも、輪切りにすると、どんな形に?
さらに、3方向目からも、輪切りにすると、どんな形に?
という、問題には、容易に想像がつかず、悩んでいます。

3方向から輪切りにすると、直径1cmの「球」になる、という説もあり、
それは、直感的には、合ってるようでも、違ってるようでも、あるのですが・・・。

なんか、こういうことを、CGとか使って、体験させてくれて、
うまく納得させてくれるようなところ、知りませんか?

コメント(48)

これ輪切りとは言わなくないですか?
いろいろ、反応、ありがとうございます。
やはり「球」は、不正解のようですね!
特に、>6 まさしさんご紹介のgoogleのsketchupは、いろいろ遊べそうです。
そして、>9 観音ハート さん
>これ輪切りとは言わなくないですか?
たしかに、「輪切り」とは、どいう状態なのか?を、
たとえば、私が好きな食材のひとつである「玉ねぎ」の「輪切り」を、思い浮かべてみると、
「輪」になる方向に薄くスライスしており、
ちょっと(というか、かなり?)違うかも(笑)
そのカタチ、商品にしてしまいました。
そこでは、こう表現しました。
>空間において、互いに直交するX、Y、Z軸を想定する。
>それぞれの軸を中心軸に持つ半径が同じ3つの円柱が交差する領域。
http://www.katachistudio.com/works.php?itemid=68&catid=3
「輪切り」とりは伝わりやすいでしょう。(少なくともこのコミュでは)
「球」ではありませんが、角度によっては「円」に見えます。

ところで、このカタチに名前があると聞いたことがあります。
どなたかご存じありませんか?
訂正
×:「輪切り」とりは
○:「輪切り」よりは

失礼しました。
>トピ主様へ

9のかんのんハートさんが指摘しておられるように、輪切りという表現は変ですね。むしろ、ゼリー状の物体から円柱の形をしたカッターで『型抜き』する作業を3方向から行ったもの、と表現するのがわかりやすいのではないでしょうか?
消しゴムはちょっと硬い気が…

ちなみに、この、3方向から型抜きされた立体は、CGとまではいきませんが、

http://emath.s40.xrea.com/ydir/Wiki/index.php?plugin=attach&refer=%B1%DF%C3%EC&openfile=2221200212.pdf

の図3に、1/8の一角が描かれています。
これを見ればある程度の形はわかるのではないかと思います。
これは6のまさしさんが描いておられるような立体の1/8の角になっていますよね。
POV-Rayを持っていて、画像だけ見たいなら、以下のシーンファイルで見れます。
カメラやライトの位置を変えれば、もっと具体的に形がわかると思います。

camera {
location <2,2,2>
look_at <0,0,0>
}

background { color rgb 1 }

light_source {<2,2,2> color rgb 1}

intersection {
cylinder { <1, 0, 0>, <-1, 0, 0>, 1}
cylinder { <0, 1, 0>, <0, -1, 0>, 1}
cylinder { <0, 0, 1>, <0, 0, -1>, 1}
texture{pigment{color rgb 1}}
}
この形、菱形12面体のガーネット原石の結晶みたいで綺麗ですね。
菱形の形はこうなります。
これを12個つなぎ合わせると実際に立体が作れて、形が良く解ります。
だいこんをクッキーの型抜きで切ってやってみました。

いがいと硬かったので、レンジでちょっとだけチンしてからやってみました。

球にちかいけど、球ではないですね。www



昔とやまのくすりやさんが、カミフウセンくれてたのですが・・・(立方体のやつです)
あれをパンパンにふくらませたみたいな感じかな?

え?年がわかる?
はい、半世紀ほど生きております。www

3Dのソフトで作ってみました。

こんな感じになると思います。
この問題、昔ダイコンを実際に切ってみて解いたことがあります(笑)
昔上級公務員試験で出題されてましたね、懐かしいです。
普通に「長さ」のことを考えれば、球にならないことは簡単に想像できるはずですが…
すいませんトピ外れですが話題にでているので・・・

》[002],[004]
テレビ番組で、ピーターフランクルさんが影絵で説明されているのを見ました。実験では粘土を使っていましたよ。
三方向から●▲■にみえる立体の正体は?
はみがきチューブのあの形。
ふむなるほど。
002では正三角形、正方形とはおっしゃってませんが、正も可能ではないでしょうか?
(blogは見れてないのです。すみません。)

まさしさんの3DCGとてもわかりやすかったです◎ありがとうございます
有名な問題なんですね、わたくし知りませんで…ひとつおりこうになれました。ママさんに倣い実際にくり抜いてみるのがいちばんですね(笑)紙ふうせんとは!たとえがすてき。
おもしろかったです◎

軸が直交だと真円と正三角形と正方形は無理ですね。
・底面を真円、一側面を正三角形に固定すると、四角形の高さが正三角形の高さになる為、不可能。
・底面を真円、一側面を正方形だに固定すると、三角形の高さが正方形の高さになる為、不可能。
・一側面を正三角形、もう一側面を正方形に固定すると、正三角形の高さと正方形の高さが同じという事なので、正三角形の底辺と正方形の底辺の長さが異なり、底面は楕円形になる為、不可能。

では、軸が直交でないならば、出来るのだろうか?
我が家のリアル○△□。毎日愛用してます。
あははは.....。ほんとだ!
気ずかなかったなあ!
立木先生のImaginary Cube
三方から立方体にみえるが実は違う立体

http://www.mdpi.com/1999-4893/5/2/273
三谷先生による正三角形、正方形、正五角形にみえる立体
http://d.hatena.ne.jp/JunMitani/20150207
あそびをせんとやさんのサイトで紹介されている
三方でみてもどれも合同な正N角形の立体
(Nが3以上の任意の整数に対して存在)

・正三角形
http://www.lcv.ne.jp/~hhase/memo/m02_06a.html##0601
・いろいろ
http://www.lcv.ne.jp/~hhase/memo/m02_05b.html##0529

立木先生のImaginary Cube はN=4の場合ですが、
一般のNで複数解が存在するものはあるのでしょうか。
2方向から別の画像がみえるガラスの3Dレーザー造形
http://www.cs.technion.ac.il/~gershon/V3dDithered/
6方向から違う絵が見えるキューブ

thomas medicus, emergence lab
http://thomasmedicus.at/

http://www.gizmodo.jp/2015/12/post_1212121337.html
高校生のころだったかScientific Americanで日時計コラムを読んだ

これを3Dプリンタでつくったらという話がありました。
http://www.gizmodo.jp/2016/01/3dsundial.html

以前からあったようですが、3Dプリンタでつくれるというのがいいですね。
https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_sundial
テセレーション協会の中村さんによる4つの方向から違うかたちにみえるテセレーション魚、鳥
http://www.k4.dion.ne.jp/~mnaka/fandb.html
オリンピックエンブレムを三方向からみると
https://twitter.com/sugaku_net/status/737418638836240384
MomathのThe wall of fireは、手の中で立体を回転させてスライスをみるにはちょうどいいかも
http://momath.org/wp-content/gallery/main-gallery/img_5055.jpg
https://sociallyscientificalex.wordpress.com/2013/08/07/the-museum-of-mathematics/
Hans Kuiper and Walt van Ballegooijen, Gödel, Escher, Bach: Just Another Braid
http://archive.bridgesmathart.org/2016/bridges2016-403.html
http://gallery.bridgesmathart.org/exhibitions/2016-bridges-conference/hans-kuiper
乙部融朗の立体ペンタグラム
http://www.geocities.jp/ikuro_kotaro/koramu/7388_d7.htm
http://www.geocities.jp/ikuro_kotaro/koramu/380_p1.htm
http://www.geocities.jp/ikuro_kotaro/koramu/382_p2.htm
中山弘敬‏ さんの作品
https://twitter.com/maya_canaan/status/899417682524594176

Scientific Reportsの論文も
https://www.nature.com/articles/srep01931
上からみると◯で、よこから見ると△、しょうめんからみると□(台形)になるずけいを、ねんどでつくってみよう!
https://www.facebook.com/yoshiaki.araki.3/videos/10214214863339523
[2009] Niloy J. Mitra, et.al, SHADOW ART, ACM SIGGRAPH Asia 2009
https://graphics.stanford.edu/~niloy/research/shadowArt/shadowArt_sigA_09.html
Mathematical Mind-benderの表紙もそれっぽい
https://www.crcpress.com/Mathematical-Mind-Benders/Winkler/p/book/9781568813363

その表紙に関連して
The Shadows of a Cycle Cannot All Be Paths
https://www.researchgate.net/publication/279968299_The_Shadows_of_a_Cycle_Cannot_All_Be_Paths
[38]にGEBを絵でやった人が今度は4つの絵を実現
これまたすごい
[2018] Walt van Ballegooijen, et.al, A Minimal Art Object with Four Famous Fabulous Faces

http://archive.bridgesmathart.org/2018/bridges2018-83.pdf
[27] の正三角形、正方形、正五角形にみえる立体
{3,4,5}正多角形シルエット立体問題のシンプルな別解をみつけました。
https://www.facebook.com/yoshiaki.araki.3/posts/10214235170287184
[24][46]の正三角形、正方形、正五角形にみえる立体
{3,4,5}正多角形シルエット立体問題のさらにシンプルで美しい別解が存在します。
https://www.facebook.com/yoshiaki.araki.3/posts/10214282910800667?hc_location=ufi
そういえばこんなものも。横から、ひらがな+縦から、人
http://yokokana.com/

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