■n次元の立方体と直角三角錐(その189)

 正軸体・正単体ともに,P0P1,・・・の数は2f1,P1P2の数は3f2,P2P3は4f3,・・・と考えるのは早計と思ったのだが,k次元胞数をfkによって決まる場合は大域的なので,会合数を気にする必要はないかもしれない.

 Pk-1Pkのまわりに集まる基本単体数は,正軸体では

  2^nn!/(k+1)(n,k+1)2^(k+1)=2^(n-k-1)k!(n−k−1)!

  k=1のとき,2^(n-2)1!(n−2)!

  k=2のとき,2^(n-3)2!(n−3)!

  k=3のとき,2^(n-4)3!(n−4)!

 正単体では

  (n+1)!/(k+1)(n+1,k+1)=k!(n−k)!

  k=1のとき,1!(n−1)!

  k=2のとき,2!(n−2)!

  k=3のとき,3!(n−3)!

になるはずである.実際に計算してみることにした.

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【1】正軸体の場合

  2^nn!/(k+1)(n,k+1)2^(k+1)=2^(n-k-1)k!(n−k−1)!

  k=1のとき,2^(n-2)1!(n−2)!

  k=2のとき,2^(n-3)2!(n−3)!

  k=3のとき,2^(n-4)3!(n−4)!

  k=4のとき,2^(n-5)4!(n−5)!

  k=5のとき,2^(n-6)5!(n−6)!

     n=3   n=4   n=5   n=6

k=1   2  8    48   384

k=2   2      4    16    76

k=3   −      6    12    48

k=4   −      −    24    48

k=5   −      −     −   120

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【2】正単体の場合

  (n+1)!/(k+1)(n+1,k+1)=k!(n−k)!

  k=1のとき,1!(n−1)!

  k=2のとき,2!(n−2)!

  k=3のとき,3!(n−3)!

  k=4のとき,4!(n−4)!

  k=5のとき,5!(n−5)!

     n=3   n=4   n=5   n=6

k=1   2  6    24   120

k=2   2      4    12    48

k=3   −      6    12    36

k=4   −      −    24    48

k=5   −      −     −   120

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【3】まとめ

この表に斜線を引いて,斜線上に共通して

  2→4→12→・・・

と並ぶ.これ以降も同じ数列になるのだろうか?

 k=n−2を代入すると,

  2^(n-k-1)k!(n−k−1)!=2(n−2)!

  k!(n−k)!=2(n−2)!

となり,同じ数が順番に現れることがわかる.

 k=n−1を代入すると,

  2^(n-k-1)k!(n−k−1)!=(n−1)!

  k!(n−k)!=(n−1)!

となり,同じ数が順番に現れることがわかる.

 n次元の正軸体も正単体もファセットは等しく,(n−1)次元正単体であることの別表現になっているのである.

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