■平行体の体積とグラミアン(その58)

 再整理しておきたい.

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[1]ステップ1

 n次元正単体の基本単体の座標は

  P0(0,0,・・・,0)

  P1(a1,0,・・・,0)

  P2(a1,a2,0,・・・0,0)

  ・・・・・・・・・・・・・・・・

  Pn-1(a1,a2,a3,・・・,an-1,0)

  Pn(a1,a2,a3,・・・,an-1,an)

である.

 切頂切稜面はPkPnに垂直で,点

  Q(b1,・・・,bn)=(a1y1,・・・,anyn)=b,  bn=0

を通る.阪本ひろむ氏から指摘されたことであるが,直線PkPnを

  x=Pk+t(Pn−Pk)=(1−t)Pk+tPn

として超平面

  ck・(x−b)=0,  ck=Pn−Pk

との交点を求めた方がよい.tが実数ならば直線,0≦t≦1ならば線分のパラメータ表示になるからである.

 具体的には,

P0Pn=(a1,a2,・・・,an)=c0

P1Pn=(0,a2,a3,・・・,an)=c1

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

Pn-1Pn=(0,・・・,0,an)=cn-1

であるから,それぞれの超平面はck・(x−b)=0,すなわち

[0]a1(x1−b1)+・・・+an(xn−bn)=0

[1]a2(x2−b2)+・・・+an(xn−bn)=0

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

[n-2]an-1(xn-1−bn-1)+an(xn−bn)=0

で表される.

[0]では,PnP0に垂直なn次元超平面が点Qを通ることから,

  a=(a1,a2,a3,・・・,an-1,an)

  b=(b1,b2,b3,・・・,bn-1,bn)

とおくと,

  a・(x−b)=0,  a・x=a・b=q

で表すと

  q=a1b1+・・・+anbn

  ‖a‖=(a1^2+・・・+an^2)^1/2

 この平面a・x−q=0に点P0から下ろした垂線の足Q0は

  X1=a1q/‖a‖^2

  X2=a2q/‖a‖^2,・・・

  Q0=(X1,X2,・・・,Xn)

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[2]ステップ2

 切頂・切稜点Q(b1,b2,・・・,bn-1,bn)から,

  x1/a1−1平面

  x1/a1−x2/a2=0平面

  ・・・・・・・・・・・・・・・

  xn-2/an-2−xn-1/an-1=0平面

に下ろした垂線の足の座標を(X1,X2,・・・,Xn-1,Xn)とすると,

[1]x1/a1−1=0平面

  X1−b1=1/a1(1−b1/a1)/(1/a1^2),

  X2−b2=0,・・・,Xn−bn=0

[2]x1/a1−x2/a2=0平面

  X1−b1=1/a1(b1/a1−b2/a2)/(1/a1^2+1/a2^2)

  X2−b2=1/a2(b1/a1−b2/a2)/(1/a1^2+1/a2^2),・・・,Xn−bn=0

[3]xn-2/an-2−xn-1/an-1=0平面

  X1−b1=0,X2−b2=0

  Xn-2−bn-2=1/an-2(bn-2/an-2−bn-1/an-1)/(1/an-2^2+1/an-1^2)

  Xn-1−bn-1=1/an-1(bn-2/an-2−bn-1/an-1)/(1/an-2^2+1/an-1^2),Xn−bn=0

[4]xn/an−xn/an=0平面

  X1−b1=0,X2−b2=0,・・・,Xn-2−bn-2=0

  Xn-1−bn-1=1/an-1(bn-1/an-1−bn/an)/(1/an-1^2+1/an^2)

  Xn−bn=1/an(bn-1/an-1−bn/an)/(1/an-1^2+1/an^2)

[5]xn/an−x1/a1=0平面

  X2−b2=0,・・・,Xn-2−bn-2=0,Xn-1−bn-1=0,

  Xn−bn=1/an(bn/an−b1/a1)/(1/an^2+1/a1^2)

  X1−b1=1/a1(bn/an−b1/a1)/(1/an^2+1/a1^2)

 なお,ここで

  |x1/a1|/√(1/a1^2)=|b1/a1−b2/a2|/√(1/a1^2+1/a2^2)=|bn-2/an-2−bn-1/an-1|/√(1/an-2^2+1/an-1^2)

が成り立っていることを申し添えておく.

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[3]ステップ3

  a=(a1,a2,a3,・・・,an-1,an)

  b=(b1,b2,b3,・・・,bn-1,bn)

とおくと,Pn-1Q0に垂直な平面が点Pn,Qを通ることより,

  d=Q0−Pn-1

  d・(x−a)=0,  d・x=d・a

  d・(x−b)=0,  d・x=d・b

より,d・a=d・bになるはずである.

 点Pn,Q,[1],[2]で得られた座標のうち,

  d・x≧d・a  (あるいはd・x≦d・a)

となるものを抽出する.

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