平行体の体積とグラミアン(その6)

 正単体では,S=n(n+1)/2として

  Q=(n/S,(n−1)/S,(n−2)/S,・・・,0)=(x,y,z,・・・,w)

 正軸体では,S=n(n−1)/2として

 → nω+S√2ω=1,ω=1/(n+S√2)

   x=(1+(n−1)√2)ω,y=(1+(n−2)√2)ω,z=(1+(n−3)√2)ω,・・・,w=ω

を通る超平面と基本単体との交点を求める必要があるが,面倒な方程式を解かなくてもいくつかの交点の座標を求めることができる.

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【1】正単体の場合

 3次元の場合,全体を1次元あげて4次元正単体の境界多面体

  V1(1,0,0,0)

  V2(0,1,0,0)

  V3(0,0,1,0)

  V4(0,0,0,1)

  x+y+z+w=1

をとるとしよう.

 x≧y≧z≧w≧0なる点P(x,y,z,w)が与えられたとき,ずべての稜線の長さが等しくなるのは,点Pからw=0平面,x=y平面,y=z平面,z=w平面までの距離が等しいときである.点Pをn−1次元境界多面体上の点(w=0)として,点P(x,y,z,0)からx=y平面,y=z平面,z=w平面までの距離を等しくとると

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2

 → x=3z,y=2z,z=z,w=0

これらは,x+y+z+w=1上の点であるから代入すると,6z=1

 → x=1/2,y=1/3,z=1/6,w=0

一般には,S=n(n+1)/2として

 → x=n/S,y=(n−1)/S,z=(n−2)/s,・・・,w=0

 したがって,この点からx=y平面,y=z平面,z=w平面に下ろした垂線の足を求めればよい.それらは,

  ((x+y)/2,(x+y)/2,z,,・・・,w)

  (x,(y+z)/2,(y+z)/2,,・・・,w)

  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

となる.

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【2】正軸体の場合

 3次元の場合,x≧y≧z≧0なる点P(x,y,z)が与えられたとき,ずべての稜線の長さが等しくなるのは,点P(x,y,z)からx=y平面,y=z平面,z=0平面までの距離を等しくとると

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=z

 → y=z+√2z

   x=y+√2z=z+2√2z

これらは,x+y+z=1上の点であるから代入すると,

  3z+3√2z=1 → z=1/(3+3√2)

また,点P(x,y,z)のz=0平面に対する鏡映は(x,y,−z)であるから,辺の長さは2z.

 4次元の場合は,点P(x,y,z,w)からx=y平面,y=z平面,z=w平面,w=0平面までの距離を等しくとると

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2=w

 → z=w+√2w

   y=z+√2w=w+2√2w

   x=y+√2w=w+3√2w

これらは,x+y+z+w=1上の点であるから代入すると,

  4w+6√2w=1 → w=1/(4+6√2)

また,点P(x,y,z,w)のw=0平面に対する鏡映は(x,y,z,−w)であるから,辺の長さは√2w

 一般には,S=n(n−1)/2として

 → nω+S√2ω=1,ω=1/(n+S√2)

   x=(1+(n−1)√2)ω,y=(1+(n−2)√2)ω,z=(1+(n−3)√2)ω,・・・,w=ω

 したがって,この点からx=y平面,y=z平面,z=w平面,・・・,w=0平面に下ろした垂線の足を求めればよい.それらは,

  ((x+y)/2,(x+y)/2,z,,・・・,w)

  (x,(y+z)/2,(y+z)/2,,・・・,w)

  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

  (x,y,z,・・・・・・・・・・・・・・・・,0)

となる.

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