■n次元の立方体と直角三角錐(その63)

 単純n次多面体では,与えられたj次面を含むk次面の数は(n−j,n−k)と等しい.単純多面体に対するデーン・サマービル関係式

  fk=Σ(0,k)(−1)^j(n−j,n−k)fj

は,内部からファセット上にあるものを引いて,引きすぎた分を足しなおして,ということを繰り返した包除公式である.

  fk=Σ(0,k)(−1)^j(n−j,n−k)fj

において,k=0とおくとf0=f0.k=1とおくと

  f1=(n−0,n−1)f0−f1=nf0−f1 → f1=nf0/2

 (その61)ではf0,f1,fn-1からf2,・・・,fn-2をうまく求めることができなかったが,式ではなく,運用の仕方が悪いのかもしれないので再検討したい.

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【1】fk(kが奇数のとき)

 k=3とおくと

  f3=(n−0,n−3)f0−(n−1,n−3)f1+(n−2,n−3)f2−f3=n(n−1)(n−2)/6f0−(n−1)(n−2)/2f1+(n−2)f2−f3

  2f3=n(n−1)(n−2)/6f0−(n−1)(n−2)/2f1+(n−2)f2

 ここで,n=3のとき,f3=1よりf2が求まる.n=3,f0=24,f1=36を代入すると,

  2=f0−f1+f2=−12+f2 → f2=14

n=4のとき,f3=30よりf2が求まる.n=4,f0=120,f1=240を代入すると,

  60=4f0−3f1+2f2=−240+2f2 → f2=150

 k=5とおくと

  f5=(n−0,n−5)f0−(n−1,n−5)f1+(n−2,n−5)f2−(n−3,n−5)f3+(n−4,n−5)f4−f5=n(n−1)(n−2)(n−3)(n−4)/120f0−(n−1)(n−2)(n−3)(n−4)/24f1+(n−2)(n−3)(n−4)/6f2−(n−3)(n−4)/2f3+(n−4)f4−f5

  2f5=n(n−1)(n−2)(n−3)(n−4)/120f0−(n−1)(n−2)(n−3)(n−4)/24f1+(n−2)(n−3)(n−4)/6f2−(n−3)(n−4)/2f3+(n−4)f4

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【2】fk(kが偶数のとき)

 k=2とおくと

  f2=(n−0,n−2)f0−(n−1,n−2)f1+f2=n(n−1)/2f0−(n−1)f1+f2

  →f1=nf0/2と同じ.f2は不明のままである.

 k=4とおくと

  f4=(n−0,n−4)f0−(n−1,n−4)f1+(n−2,n−4)f2−(n−3,n−4)f3+f4=n(n−1)(n−2)(n−3)/24f0−(n−1)(n−2)(n−3)/6f1+(n−2)(n−3)/2f2−(n−3)f3+f4

  (n−3)f3=n(n−1)(n−2)/24f0−(n−1)(n−2)(n−3)/6f1+(n−2)(n−3)/2f2

 ここで,n=4のとき,f0=120,f1=240,f3=30を代入すると,

  30=f0−f1+f2=−120+f2 → f2=150

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【雑感】これ以上は無理.運用の仕方が悪いのではなさそうだ.芋づる式に求めるにはどうしたらよいのだろうか?

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