■平行体の体積とグラミアン(その10)

 (その9)での体積公式の考察はいい線をいっているとは思われるが,明らかな誤りがある.まずは原正多胞体の2次元面〜(n−2)次元面にある胞を考慮していないことであるが,それでは置換多面体およびその正軸体版の底面(胞)はどのような構成になっているのであろうか?

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【1】置換多面体の場合

 1次元置換多面体は線分,2次元置換多面体は六角形である.3次元置換多面体である切頂八面体は8枚の六角形と6枚の正方形からなるが,4枚の六角形+6枚の正方形+4枚の六角形と考える.それぞれ,2次元置換多面体+1次元置換多面体柱+2次元置換多面体である.

 同様に,4次元置換多面体は10個の切頂八面体と20個の六角柱からなるが,5個の切頂八面体+10個の六角柱+10個の六角柱+5個の切頂八面体と考える.3次元置換多面体+2次元置換多面体柱+2次元置換多面体柱+3次元置換多面体である.

 これから類推すると,5次元置換多面体は6個の4次元置換多面体+15個の3次元置換多面体柱+20個の(2次元置換多面体柱)柱+15個の3次元置換多面体柱+6個の4次元置換多面体柱,6次元置換多面体は7個の5次元置換多面体+21個の4次元置換多面体柱+35個の(3次元置換多面体柱)柱+35個の)3次元置換多面体柱)柱+21個の4次元置換多面体柱+7個の5次元置換多面体となるのであろうか?

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【2】正軸体版の場合

 1次元正軸体版は線分,2次元正軸体版は八角形である.3次元正軸体版である大菱形立方八面体は8枚の八角形と6枚の六角形と12枚の正方形からなるが,8枚の正八角形+12枚の正方形+8枚の六角形と考える.それぞれ,2次元正軸体版+(1次元正軸体版柱=正方形=1次元置換多面体柱)+2次元置換多面体である.

 同様に,4次元正軸体版である大菱形立方八面体は6枚の八角形と12枚の正方形と8枚の六角形からなるが,

 これから類推すると4次元正軸体版は8個の3次元正軸体版+24個の2次正軸体版柱+32個の2次元置換多面体柱+16個の3次元置換多面体,5次元正軸体版は10個の4次元正軸体版+40個の3次元正軸体版柱+80個の((2次元正軸体柱)柱=立方体=(2次元置換多面体柱))+80個の3次元置換多面体柱+32個の4次元置換多面体,6次元置換多面体は12個の5次元正軸体版+60個の4次元正軸体版柱+160個の(3次元正軸体版柱)柱+240個の(3次元置換多面体柱)柱+192個の5次元置換多面体柱+64個の5次元置換多面体となるのであろうか?

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【3】底面までの距離

 体積公式には

(1,1,・・・,1,1,1)

(1,1,・・・,1,1,0)

(1,1,・・・,1,0,0)

・・・・・・・・・・・・・・・

(1,1,1,0,・・・,0)

(1,1,0,・,0,0,0)

(1,0,・・・,0,0,0)

方向のすべての面心との距離が必要になり,たとえば,(1,1,1,0,・・・,0)方向の面心は

((x+y+z)/3,(x+y+z)/3,(x+y+z)/3,0,・・・,0)).すなわち,正軸体版では(x,0,・・・,0)に始まり(1/n,・・・,1/n)に終わる.

 たとえば,3次元の場合は

[1](1,1,1)方向の面心は((x+y+z)/3,(x+y+z)/3,(x+y+z)/3).

[2](1,1,0)方向の面心は((x+y)/2,(x+y)/2,0).

[3](1,0,0)方向の面心は(x,0,0).

 (その9)では,置換多面体の場合も(x,0,・・・,0,0)に始まり(1/n,・・・,1/n,0)に終わると考えたが,そこに誤解があるようである.たとえば,3次元の場合は

[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)

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【3】まとめ

 原正多胞体の面数公式を

  置換多面体の場合・・・Nk^(n)=n+1Ck+1

  正軸体版の場合・・・・Nk^(n)=2^(k+1)nCk+1

また,規格化した後のk次元面までの距離をhkとする.

[1]置換多面体の場合

  Vn=N0Vn-1h0/n+N1Vn-2h1/n+・・・+Nn-2Vn-2hn-2/n+Nn-1Vn-1hn-1/n

nが奇数のとき,中央項はn次元の単位立方体(体積1)になる.

[2]正軸体版の場合

  Λn=N0Λn-1h0/n+N1Λn-2h1/n+・・・+Nn-2Vn-2hn-2/n+Nn-1Vn-1hn-1/n

nが奇数のとき,中央項はn次元の単位立方体(体積1)になる.

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