■平行体の体積とグラミアン(その26)

  x0=1/(−2−4−6)=−1/12

  y0={a2/a1−(1+(a2/a1)^2)^1/2}x0={√(1/3)−√(4/3)}x0=1/12√3

  z0=−√(1/24)

でなく,

  y0={−a2/a1−(1+(a2/a1)^2)^1/2}x0={−√(1/3)−√(4/3)}x0=√3/12

であれば,は切頂面

  a1(x−x0)+a2(y−y0)+a3(z−z0)=0

が点P1を通ることになり,辻褄はあうが・・・

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【1】座標変換

 一般に

  |x0|=|a2x0−a1y0|/(a1^2+a2^2)^1/2

に対しては,

  (a1^2+a2^2)x0^2=(a2x0−a1y0)^2

とするのが安全であるが,2次方程式となってしまうのが欠点である.

 そこで,点P0が原点となるように座標変換してみる.2次元正単体の場合,

  P2(0,0)

  P1(0,−√(1/12))

  P0(−1/2,−√(1/12))=(a1,a2)

  P2(1/2,√(1/12))=(a1,a2)

  P1(1/2,0)

  P0(0,0)

 x軸上の点Q(x0,0)から,

  x=a1平面

  a2x−a1y=0平面

までの距離が等しいことより,

  a1−x0=a2x0/(a1^2+a2^2)^1/2

  (a2+(a1^2+a2^2)^1/2)x0=a1(a1^2+a2^2)^1/2

  a1^2x0=a1(a1^2+a2^2)^1/2(−a2+(a1^2+a2^2)^1/2)

  x0=−a2(1+(a2/a1)^2)^1/2+a1(1+(a2/a1)^2)=1/3

辺の長さを1に規格化しているので,正六角形になる(この結果は正しい).

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 3次元正単体の場合,

  P3(0,0,0)

  P2(0,0,−√(1/24))

  P1(0,−√(1/12),−√(1/24))

  P0(−1/2,−√(1/12),−√(1/24))=(a1,a2,a3)

  P3(1/2,√(1/12),√(1/24))=(a1,a2,a3)

  P2(1/2,√(1/12),0)

  P1(1/2,0,0)

  P0(0,0,0)

 点Q(x0,y0,0)から,

  x=a1平面

  a2x−a1y=0平面

  a3y−a2z=0平面

までの距離が等しいことより,

  a1−x0=(a2x0−a1y0)/(a1^2+a2^2)^1/2=a3y0/(a2^2+a3^2)^1/2

  (1−x0/a1)/(1/a1)=(x0/a1−y0/a2)/(1/a1^2+1/a2^2)^1/2=y0/a2/(1/a2^2+1/a3^2)^1/2

  (1−x0/a1)/2=(x0/a1−y0/a2)/4=y0/a2/6

  y0/a2=3x0/a1−2

  5y0/a2=3x0/a1

より

  x0/a1=5/6,y0/a2=1/2

この結果は切頂面

  a1(x−x0)+a2(y−y0)+a3(z−z0)=0

が点P1を通るとするコラム「ボロノイ細胞と平行多面体(その4)」と合致.

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【2】まとめ

 n次元正n+1胞体の頂点はn+1個あるが,その座標は再帰的に求めることができる.あとはこの手続きを一般化すれば芋づる式に頂点の座標を計算することができるだろう.

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