■n次元の立方体と直角三角錐(その6)

 n次元立方体の基本単体の2分割体は,n=3のときv=6,n=4のときv=7,n=5のときv=12であった.v(n)は如何に?

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【1】検証

 超平面x1+・・・+xn=n/2が直線pipjと交差するための条件を求めてみよう.端点で交差する場合は数えないことにする.

   p0     p1     p2     p3     p4     p5

p1 n<2   −     −     −     −     −

p2 n<4 2<n<4   −     −     −     −

p3 n<6 2<n<6 4<n<6   −     −     −

p4 n<8 2<n<8 4<n<8 6<n<8   −     −

p5 n<10 2<n<10 4<n<10 6<n<10 8<n<10   −

p6 n<12 2<n<12 4<n<12 6<n<12 8<n<12 10<n<12

[1]n=3のとき

   p0     p1     p2  

p1 n<2   −     −  

p2 n<4 2<n<4   −  

p3 n<6 2<n<6 4<n<6

の表の条件を満たすのは4点.さらに,基本単体の頂点でx1+x2+x3≦3/2を満たすのは[3/2]+1=2点で,合計6点.

[2]n=4のとき

   p0     p1     p2     p3  

p1 n<2   −     −     −  

p2 n<4 2<n<4   −     −  

p3 n<6 2<n<6 4<n<6   −  

p4 n<8 2<n<8 4<n<8 6<n<8

の表の条件を満たすのは4点.さらに,基本単体の頂点でx1+x2+x3+x4≦2を満たすのは[2]+1=3点で,合計7点.

[3]n=5のとき

   p0     p1     p2     p3     p4  

p1 n<2   −     −     −     −  

p2 n<4 2<n<4   −     −     −  

p3 n<6 2<n<6 4<n<6   −     −  

p4 n<8 2<n<8 4<n<8 6<n<8   −  

p5 n<10 2<n<10 4<n<10 6<n<10 8<n<10

の表の条件を満たすのは9点.さらに,基本単体の頂点でx1+x2+x3+x4+x5≦5/2を満たすのは[5/2]+1=3点で,合計12点.

[4]n=6のとき

   p0     p1     p2     p3     p4     p5

p1 n<2   −     −     −     −     −

p2 n<4 2<n<4   −     −     −     −

p3 n<6 2<n<6 4<n<6   −     −     −

p4 n<8 2<n<8 4<n<8 6<n<8   −     −

p5 n<10 2<n<10 4<n<10 6<n<10 8<n<10   −

p6 n<12 2<n<12 4<n<12 6<n<12 8<n<12 10<n<12

の表の条件を満たすのは9点.さらに,基本単体の頂点でx1+x2+x3+x4+x5+≦3を満たすのは[3]+1=4点で,合計13点.

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【2】結論

 ここまでくれば結論を下すのは簡単である.

[1]nが奇数の場合

  v(n)=[(n+1)/2]^2+[n/2]+1

[2]nが偶数の場合

  v(n)=[n/2]^2+[n/2]+1

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