■n次元正多面体の辺と対角線(その67)

 (その63)では,単位円に内接する正n角形(P1,・・・,Pn)があるとき,単位円上の動点Qからn個の頂点までの距離の2m乗和

  Σ(0,n-1)|QPj|^2m=(2m,m)n   (n>m)

を計算して図示した.

 それに対して(その65)では,単位円上の動点Qから他のn−1個の頂点までの距離の積など

  Π(1,n-1)|QPj|

  Σ(1,n-1)1/|QPj|^2

を計算して図示した.

 もし,単位円上の動点Q(cosθ,sinθ)から他のn−1個の頂点までの距離の2m乗和

  Σ(1,n-1)|QPj|^2m=(2m,m)n   (n>m)

を計算すればどうなるだろうか?

===================================

 このほうが正n角形の頂点で最大値をとるという多角形の等周問題には則している.x軸上の定義域は,単位円上の動点Qが正n角形の頂点から円弧上の中点までをとるが,

  (1−cosθ)^2m+(sinθ)^2m

 =(1−cosθ)^2m+(1−cos^2θ)^m

 =(1−cosθ)^2m+(1−cosθ)^m(1+cosθ)^m

 =(1−cosθ)^m{(1−cosθ)^m+(1+cosθ)^m}

 =(1−cosθ)^m{(1−cosθ)^m+(1+cosθ)^m}

 =(2sin^2θ/2)^m{(2sin^2θ/2)^m+(2cos^2θ/2)^m}

だけ,Σ(0,n-1)|QPj|^2mより小さくなる.したがって,整数からのわずかにズレを生ずることがわかる.計算結果を図示してみることにする.

===================================

【1】正三角形(n=3,m=1〜4)

===================================

【2】正三角形(n=3,m=5〜7)

===================================

【3】正方形(n=4,m=1〜4)

===================================

【4】正方形(n=4,m=5〜7)

===================================