■立方体の断面(その23)

 n次元の立方体(頂点数2^n)のひとつおきの頂点において,そこと相隣る頂点全体を通る超平面で切り落として残る図形は半立方体(hemicube)と呼ばれる.たまたま,3次元では正四面体,4次元では正16胞体となるが,5次元以上ではそれほど簡単な図形ではない.

 また,三角形の面積は底辺かける高さ割る2であるが,三角錐になると底面積かける高さ割る3,四次元の三角錐なら底体積かける高さ割る4,五次元なら底四次元面積かける高さ割る5・・・.高次元の多面体ではこのようになることが知られている.半立方体の体積を求めてみよう.

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 n半立方体の切断回数は2^n-1である.2次元は例外と思われるが,体積0である.

 3次元では立方体から直角三角錐を4個取り除くと正四面体になる.その際,

底面積1/2の直角三角錐RTが4個切り落とされるから

  1−1/2・1/3・4=1/3

 4次元では正8胞体からRPを8個取り除くと16胞体になる.RPは3次元のRTが底体積になる(はず)であるから,

  1−1/6・1/4・8=2/3

 5次元では,漸化式にしたがって,

  1−1/6・1/4・1/5・2^4=13/15

 5次元以上の空間では直角三角錘を2^n-1個を取り除くと

  1−2^n-1/n!

n=2を代入すると,体積=0が得られる.

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