■平行体の体積とグラミアン(その7)

 三角形の面積は底辺かける高さ割る2であるが,三角錐になると底面積かける高さ割る3,四次元の三角錐なら底体積かける高さ割る4,五次元なら底四次元面積かける高さ割る5・・・.

 置換多面体およびその2^n胞体系についての効率的な体積計算法は十中八九ないと思われるが,底面までの距離がわかれば,あとは底体積がわかればよいことになる.底体積を直接計算することが難しい場合であっても,漸化式が求められればそれに越したことはない.

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【1】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,すべての面までの距離を求めてみよう.

[1](1,1,1)方向の六角形(1象限)

 (x,y,z)→y=z平面での鏡映(y,z,x)→z=x平面での鏡映(x,z,y)→(z,y,x)→(z,x,y)→(t,x,z).

中心は((x+y+z)/3,(x+y+z)/3,(x+y+z)/3).

[2](1,1,0)方向の四角形(2象限にまたがる)

 (x,y,z)→x=y平面での鏡映(y,x,z)→z=0平面での鏡映(y,x,−z)→(x,y,−z).

中心は((x+y)/2,(x+y)/2,0).

[3](1,0,0)方向の八角形(4象限にまたがる)

 (x,y,z)→(x,y,−z)→(x,z,−y)→(x,−z,−y)→(x,−y,−z)→(x,−y,z)→(x,−z,−y)→(x,z,y).

中心は(x,0,0).

 いくつの象限にまたがるかを含め,一般に

(1,1,・・・,1,1,1)→1通り,1象限

(1,1,・・・,1,1,0)→(n,1)通り,2象限

(1,1,・・・,1,0,0)→(n,2)通り,2^2象限

(1,0,・・・,0,0,0)→(n,n−1)通り,2^n-1象限

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【2】正単体の場合

 2次元の場合,全体を1次元あげて,x≧y≧z≧0なる点P(x,y,z)が与えられたとき,すべての面までの距離を求めてみよう.

[1](1,1,1)方向の六角形

 (x,y,z)→y=z平面での鏡映(y,z,x)→z=x平面での鏡映(x,z,y)→(z,y,x)→(z,x,y)→(t,x,z).

中心は((x+y+z)/3,(x+y+z)/3,(x+y+z)/3)

[2](1,1,0)方向

 (x,y,z)→x=y平面での鏡映(y,x,z).

中心は((x+y)/2,(x+y)/2,z)

[3](1,0,0)方向

 (x,y,z)→(x,z,y).

中心は(x,(y+z)/2,(y+z)/2)

 3次元の場合はどうだろう.

[1](1,1,1,1)方向→24頂点からなる切頂八面体

  ((x+y+z+w)/4,(x+y+z+w)/4,(x+y+z+w)/4)

[2](1,1,1,0)方向

  ((x+y+z)/3,(x+y+z)/3,(x+y+z)/3,w)

[3](1,1,0,0)方向

  (x,y,(z+w)/2,(z+w)/2)

[4](1,0,0,0)方向

  (x,(y+z+w)/3,(y+z+w)/3,(y+z+w)/3)

 一般に

(1,1,・・・,1,1,1)→1通り

(1,1,・・・,1,1,0)→(n+1,1)通り

(1,1,・・・,1,0,0)→(n+1,2)通り

(1,0,・・・,0,0,0)→(n+1,n)通り

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