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构造各面对角线相等的平行六面体时的推导疑问

构造各面对角线相等的平行六面体时的推导疑问

我现在正尝试构造一个**每个面的对角线长度都是$d_1$和$d_2$**的平行六面体,步骤是这样的:

  • 首先在x-y平面上构造符合对角线要求的平行四边形,我给它的边向量设为$(a, 0, 0)$和$(b_1, b_2, 0)$,其中:
    $$ \begin{align}
    b_1 &= \frac{d_22-d_12}{4a} \
    b_2 &= \frac{1}{4a}\sqrt{(d_22+d_12)a2-16a4-(d_22-d_12)^2}
    \end{align}$$
    这里的$a$是一个有取值区间限制的自由参数,我验证过这个设定是可行的。

  • 接下来设第三个边向量为$(c_1, c_2, c_3)$,根据各面对角线长度要求,列出了以下方程组:
    $$\begin{align}
    (c_1+a)^2 + c_2^2 + c_3^2 &= d_2^2 \
    (c_1-a)^2 + c_2^2 + c_3^2 &= d_1^2 \
    (c_1+a)^2 + (c_2+b_2)^2 + c_3^2 &= d_2^2 \
    (c_1-a)^2 + (c_2-b_2)^2 + c_3^2 &= d_1^2
    \end{align}$$

  • 通过联立解方程(前两个方程相减求出$c_1$,后两个方程相减求出$c_2$),得到了:
    $$\begin{align}
    c_1 &= b_1\
    c_2 &= \frac{d_22-d_12 - 4b_1^2}{4b_2} \
    c_3 &= \sqrt{d_12-(c_1-a)2-c_2^2}
    \end{align}$$

不过这时候我发现,还需要让上面的$c_3$满足第三个方程$(c_1+a)^2 + (c_2+b_2)^2 + c_3^2 = d_2^2$,代入后得到了一个关于$a$的复杂方程:
$$
\frac{d_22-d_12}{2} - \frac{(d_22-d_12)2}{8a2} + \frac{1}{16a2}(8(d_22+d_12)a2-16a4-(d_22-d_12)2) = 0
$$

这个方程是关于$a^2$的二次方程,最后解出来应该只有1个(或者最多4个)有效的$a$值。我想问问这个推导过程是正确的吗?

(一开始我没意识到不是随便哪个$a$都能用,必须满足剩下的方程才行;现在看来只有用这个解出来的正确$a$值才能让整个构造成立,但我实在懒得解这个方程了,索性先把问题发出来问问。)

备注:内容来源于stack exchange,提问作者ploosu2

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