■多面体的組み合わせ論(その19)

 (その18)の計算が不調であったからには,コラム「スターリングの公式の図形的証明」もどこか計算がおかしいはずである.しかし,明らかにできず.

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【1】垂線の足

 直線ax+by+c=0に点P(x0,y0)から下ろした垂線の足をQ(X,Y)とすると,

  aX+bY+c=0,(Y−y0)/(X−x0)=b/a

より,

  b(X−x0)−a(Y−y0)=0・・・(1)

 また,

  ax0+by0+c=ax0+by0−aX−bY=−a(X−x0)−b(Y−y0)

より

  a(X−x0)+b(Y−y0)=−(ax0+by0+c)・・・(2)

 (1),(2)より,垂線の足は

  X−x0=a(ax0+by0+c)/(a^2+b^2)

  Y−y0=b(ax0+by0+c)/(a^2+b^2)

 また,点Pと直線の距離は(1)(2)の辺々2乗して足すと

  (a^2+b^2){(X−x0)^2+(Y−y0)^2}=(ax0+by0+c)^2

より,

  (X−x0)^2+(Y−y0)^2=|ax0+by0+c|/(a^2+b^2)^1/2   (ヘッセの公式)

で与えられます.

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【2】垂線の足(その2)

 高次元の場合は推して知るべしであるが,n次元空間の点の座標xと超平面a・(x−b)=0が与えられている場合に,超平面上の垂線の足の座標を求めたい.しかし,前節のアルゴリズムでは,それが一意に定まらない.

 阪本ひろむ氏が一意に決定することができるアルゴリズムを教えてくれた.

[1]点Qから超平面a・(x−b)=0 への垂線の足をxとすると,

ta,x−Qはともに超平面と垂直(したがっておなじ向き).

[2]X-Q=ta,a・(X-b)=0がともに成立するようなtをもとめる.

  Solve[a・((Q+ta)-b)==0,t]

[3]tをもとめたら,X=Q+taが垂線の足.

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