■n次元の立方体と直角三角錐(その331)

 点Qの座標が等差数列をなす切頂切稜正軸体について考えてみよう.

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【1】3次元正軸体の切頂と切稜

[4]形状ベクトル[1,1,0]の場合→切頂のみ

  (x−y)/√2=(y−z)/√2,z=0

 →(±x,±y,0)の置換であるから24通り

 →x=2/3,y=1/3,z=0

→(x,y,0)は同じ象限に2本(y,x,0),(x,0,y)

 他の象限に1本(x,0,−y)→(m=3)

→最小偏差Δ=yは0→y,y→xの偏差である

は点Qの座標が等差数列をなす.

[7]形状ベクトル[1,1,1]の場合→切頂・切稜

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=z

 →(±x,±y,±z)の置換であるから48通り

 →z=1/(1+3√2),y=(1+√2)/(1+3√2),x=(1+2√2)/(1+3√2)

→(x,y,z)は同じ象限に1本(x,z,y),(y,x,z)

 他の象限に1本(x,y,−z)→(m=3)

→最小偏差Δ=z√2はz→y,y→xの偏差である

は点Qの座標が等差数列をなさない.

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【2】4次元正軸体の切頂と切稜

[11]形状ベクトル(1,1,1,0)の場合→切頂・切稜

  w=0

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2

 →(±x,±y,±z,0)の置換であるから192通り

 →x=1/2,y=1/3,z=1/6,w=0

→(x,y,z,0)は同じ象限に3本(x,y,0,z),(x,z,y,0),(y,x,z,0)

 他の象限に1本(x,y,0,−z)→(m=4)

→最小偏差Δ=zは0→z,z→y,y→xの偏差である

は点Qの座標が等差数列をなす.

[15]形状ベクトル(1,1,1,1)の場合→切頂・切稜・切面

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2=w

 →(±x,±y,±z,±w)の置換であるから384通り

 →w=1/(4+6√2),z=(1+√2)/(4+6√2),y=(1+2√2)/(4+6√2),x=(1+3√2)/(4+6√2)

→(x,y,z,w)は同じ象限に3本(x,y,w,z),(x,z,y,w),(y,x,z,w)

 他の象限に1本(x,y,z,−w)→(m=4)

→最小偏差Δ=w√2はw→z,z→y,y→xの偏差である

は点Qの座標が等差数列をなさない.

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【3】5次元正軸体の切頂と切稜

[26]形状ベクトル(1,1,1,1,0)の場合

  v=0

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2=(w−v)/√2

 →(±x,±y,±z,±w,0)の置換

 →w=1/10,z=2/10,y=3/10,z=4/10

→(x,y,z,w,0)は同じ象限に4本(x,y,z,0,w),(x,x,w,z,0),(x,z,y,w,0),(y,x,z,w,0)

 他の象限に1本(x,y,z,0,−w)→(m=5)

→最小偏差Δ=wは0→w,w→z,z→y,y→xの偏差である

は点Qの座標が等差数列をなす.

[31]形状ベクトル(1,1,1,1,1)の場合

  (x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2=(w−v)/√2=v

 →(±x,±x,±z,±w,±v)の置換

 →v=1/(5+10√2),w=(1+√2)/(5+10√2),z=(1+2√2)/(5+10√2),y=(1+3√2)/(5+10√2),y=(1+4√2)/(5+10√2)

→(x,y,z,w,v)は同じ象限に4本(x,y,z,v,w),(x,y,w,z,v),(x,z,y,w,v),(y,x,z,w,v)

 他の象限に1本(x,y,z,w,−v)→(m=5)

→最小偏差Δ=v√2はv→w,w→z,z→xの偏差である

は点Qの座標が等差数列をなさない.

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【4】まとめ

 正軸体系の(0,・・・0,1)の座標は,

  (0,±1,±2,・・・,±n−1)

の置換2^n-1・n!個である.たとえば,n=4の場合,

  (0,±1,±2,,±3)→192個

単純多面体で辺数はn/2・2^n-1・n!,ファセット数は3^n−1−2^(n-1)nとなる.

 それに対して,置換多面体とは,正単体系の(1,・・・1,1)で,その座標は(n+1)!,単純多面体で辺数はn/2・(n+1)!,ファセット数は2(2^n−1)である.

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