■n次元正多面体の辺と対角線(その10)

 (その7)(その9)の誤解を招きやすい表現があったので,厳密に記載してみたい.

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 多面体の頂点ベクトルをp1,・・・,pv,重心ベクトルを

  c=(p1+・・・+pv)/v

任意の点をzとすると

  Σ|pk−z|^2=Σ|pk−c|^2+v|c−z|^2

が成り立つ.

 もっと一般的には,各頂点に重みwkを設けて,

  W=Σwk,Σwkpk=Wc

とおくと

  Σwk|pk−z|^2=Σwk|pk−c|^2+W|c−z|^2

が成り立つ.wk=1のときが

  Σ|pk−z|^2=Σ|pk−c|^2+v|c−z|^2

である.

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

 また,すべての辺と対角線について

  Σwiwk|pi−pk|^2=WΣwk|z−pk|^2−W^2|c−z|^2

が成り立つ.

 外接球をもつ多面体の場合,外接球の中心Oについてz=Oとおくと,

  Σwiwk|pi−pk|^2=WΣwk|pk|^2−W^2|c|^2

外接球をもたない多面体の場合,重心cについてz=cとおくと,

  Σwiwk|pi−pk|^2=WΣwk|c−pk|^2

 wk=1のとき,それぞれ

  Σ|pi−pk|^2=vΣ|z−pk|^2−v^2|c−z|^2

  Σ|pi−pk|^2=vΣ|pk|^2−v^2|c|^2

  Σ|pi−pk|^2=vΣ|c−pk|^2

となる.

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[1]外接球を有し,c=0のとき(外接球の中心OについてΣPj=0を満たす) → Σdi^2=v^2が成立

 J27,J34,J37,J72-75,J80の8種類は外接球を有しΣPj=0を満たす(J73,J80は中心対称).

[2]外接球を有し,c≠0のとき(外接球の中心OについてΣPj≠0を満たす) → Σdi^2=v^2(1−c^2)が成立

 J1-6,J11,J19,J62-63,J76-79,J81-83の17種類は外接球を有しΣPj≠0を満たす.

[3]外接球をもたず,c=0のとき(重心cについてΣPj=0を満たす) → Σdi^2<v^2が成立

[4]外接球をもたず,c≠0のとき → Σdi^2<v^2(1−c^2)が成立

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