■立方体の断面(その7)

 ふたたび,半立方体に話を戻そう.

===================================

【1】n次元の立方体

 立方体は8頂点(±1,±1,±1)を結んでできる.3次元の立方体では8個の頂点をひとつおきにとると正四面体ができる.たとえば,その頂点は(1,1,1),(1,−1,−1),(−1,1,−1),(−1,−1,1)の合計4頂点である.

 ひとつの頂点からは(3,2)=3本のベクトルがでるが,(1,1,1)を中心として他の3頂点と結んだベクトルは(0,−2,−2),(−2,0,−2),(−2,−2,0)であり,互いに60°で交わる長さ2√2のベクトルとなる.

 正8胞体(4次元超立方体)は16頂点(±1,±1,±1,±1)を結んでできる.正8胞体の中心からひとつおきの頂点を結んだベクトルをとると,(1,1,1,1),(1,1,−1,−1),(1,−1,1,−1),(1,−1,−1,1),(−1,1,1,−1),(−1,1,−1,1),(−1,−1,1,1),(−1,−1,−1,−1)の合計8頂点が得られる.

 これらは4頂点(1,1,1,1),(1,1,−1,−1),(1,−1,1−,1),(1,−1,−1,1)と中心に対する対称な4頂点の合計8頂点であって,互いに直交する4本の軸上にあるから,正16胞体をなすことがわかる(4次元空間の特殊性).すなわち,3次元の立方体では8個の頂点をひとつおきにとると正四面体ができるが,4次元立方体では正16胞体(4次元の正八面体)ができることになる.ひとつの頂点からは(4,2)=6本のベクトルがでるが,互いに60°で交わる長さ2√2のベクトルとなる.

 3次元では正四面体,4次元では正16胞体になったが,5次元以上の空間では何になるのだろうか? 5次元正16房体は32頂点(±1,±1,±1,±1,±1)を結んでできる.5次元正16房体の中心からひとつおきの頂点を結んだベクトルをとると,(1,1,1,1,1),(1,1,1,−1,−1),(1,1,−1,1,−1),(1,1,−1,−1,1),(1,−1,1,1,−1),(1,−1,1,−1,1),(1,−1,−1,1,1),(−1,1,1,1,−1)(−1,1,1,−1,1)(−1,1,−1,1,1)(−1,−1,1,1,1),(1,−1,−1,−1,−1)(−1,1,−1,−1,−1),(−1,−1,1,−1,−1)(−1,−1,−1,1,−1),(−1,−1,−1,−1,1)の合計16頂点が得られる.

 (1,1,1,1,1)を中心として,他の頂点と結んだベクトルは(0,0,0,−2,−2),(0,0,−2,0,−2)などとなる.ひとつの頂点からは(5,2)=10本のベクトルがでるが,互いに60°で交わる長さ2√2のベクトルとなる.

===================================