■n次元の立方体と直角三角錐(その121)

 (その120)には(その119)の補足をしておきたいのだが,4次元の場合で説明したい.

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[1]n=4のとき

 頂点P(x,x,0,0)の置換は4!/2!2!=6個(=正八面体)ありますが,直接,点P(x,x,0,0)と結ばれる第1象限内の点はP1(x,0,x,0),P2(x,0,0,x),P3(0,x,x,0),P4(0,x,0,x)の4点です.

 また,頂点P(x,x,0,0)の周囲には6点(x,±x,0,0),(x,0,±x,0),(x,0,0,±x)からなる正八面体ができますが,直接,点P(x,x,0,0)と結ばれる第1象限以外の点はP5(x,0,−x,0),P6(x,0,0,−x),P7(0,x,−x,0),P8(0,x,0,−x)の4点です.

 P1−P−P2: cosθ=1/2

 P1−P−P3: cosθ=1/2

 P1−P−P4: cosθ=0

 P1−P−P5: cosθ=0

 P1−P−P6: cosθ=1/2

 P1−P−P7: cosθ=−1/2

 P1−P−P8: cosθ=0

 P2−P−P3: cosθ=0

 P2−P−P4: cosθ=1/2

 P2−P−P5: cosθ=1/2

 P2−P−P6: cosθ=0

 P2−P−P7: cosθ=0

 P2−P−P8: cosθ=−1/2

 P3−P−P4: cosθ=1/2

 P3−P−P5: cosθ=−1/2

 P3−P−P6: cosθ=0

 P3−P−P7: cosθ=0

 P3−P−P8: cosθ=1/2

 P4−P−P5: cosθ=0

 P4−P−P6: cosθ=−1/2

 P4−P−P7: cosθ=1/2

 P4−P−P8: cosθ=0

 P5−P−P6: cosθ=1/2

 P5−P−P7: cosθ=1/2

 P5−P−P8: cosθ=0

 P6−P−P7: cosθ=0

 P6−P−P8: cosθ=1/2

 P7−P−P8: cosθ=1/2

 正方形と正六角形は関与しないので

  f2=(12/3)・f0=96

となって正解が得られた.三角形ばかりの場合だと簡単だ.

 次はf3の番であるが,

 P1−P−P2: cosθ=1/2

 P1−P−P3: cosθ=1/2

 P2−P−P3: cosθ=0

は正八面体構造である.このような正八面体構造が6つあるので,

  f3=6/6・f0=24

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 もし,

 P1−P−P2: cosθ=1/2

 P1−P−P3: cosθ=1/2

 P2−P−P3: cosθ=1/2

ならば,それは正四面体構造である.

 6次元の場合は大変根気の要る作業となるのだが,点Pの周りに集まる3次元面は正八面体(頂点数6)45個と四面体(頂点数4)30個である.

  f3=(30/4+45/6)・f0=15f0

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