■n次元正多面体の辺と対角線(その52)

 正n角形が半径1の円に内接している.

[定理]ひとつの頂点から他のn−1個の頂点までの距離の積はnに等しい.

  Πd=n

[定理]ひとつの頂点から他のn−1個の頂点までの距離の平方の逆数の和公式

  Σ1/d^2=(n^2−1)/12

[定理]ひとつの頂点から他のn−1個の頂点までの距離の平方和は2nに等しい

  Σd^2=2n

が成り立つ(この定理は高次元でも成り立つ).

 このとき,Σd^2を基準とする代わりに,Σ1/d^2を基準としてまとめると,対応する不等式は,(Σd)^2≦NΣd^2の代わりに

  (Σ1/d)^2≦NΣ1/d^2

になる.

  (Σ1/d)^2≦(n−1)^2(n+1)/12

 次に,

  (Σd)・(Σ1/d)≧N^2

を用いれば,

  (Σd)^2≧12(n−1)^2/(n+1)

が得られる.これらは正多角形について成り立つ不等式である.

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 今回のコラムでは,高次元正多面体を2次元正多角形に投影する問題を考える.

(Q)可能だろうか?

(A)石井源久先生によれば,3次元以上の正多胞体を2次元に投影したとき,輪郭が正m角形になるように座標軸を取ることは可能である.そのうち,mが最大Mになるものは,対称性を損なわずかつ複数の頂点がなるべく重ならない配置である.

[1]正n+1胞体 → M=n+1

[2]正2n,2^n胞体 → M=2n

[3]3次元正12,20面体 → M=10

[4]4次元正100,600胞体 → M=30

[5]4次元正24胞体 → M=12

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