■置換多面体の空間充填性(その14)

 (その13)で述べたことは,逆からたどるほうがわかりやすく,外接球を使って一般化できるものと思われた.

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 2次元の並進ベクトルを,辺に関して対称な2ベクトル(x,x),(x,−x)とする.これらによって,中心は

  (0,0)→(x,x),(x,−x)

 ここで,頂点(x,0)からの距離がxの中心座標を求めると

  (x,x),(x,−x),(2x,0)

の3つ.これらの距離はxより大きいから,いずれも頂点(x,0)の周囲に集まることができる.→n=2のときは正方形の頂点のまわりには4個の図形が集まる.

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 3次元の並進ベクトルは面に関して対称な4ベクトル(x,x,x),(x,−x,x),(−x,x,x),(−x,−x,x)とする.これらによって,中心は

  (0,0,0)→(x,x,x),(x,−x,x),(−x,x,x),(−x,−x,x)

 ここで,頂点(x,x/2,0)からの距離がx√5/2の中心座標を求めると

  (x,x,x),(x,x,−x),(2x,x,0)

の3つ.これらの距離はx√5/2より大きいから,いずれも頂点(x,x/2,0)の周囲に集まることができる.→n=3のときは切頂八面体の頂点のまわりには4個の図形が集まる.

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 4次元の並進ベクトルを,3次元面に関して対称な8ベクトル(x,x,x,x),(x,x,x,−x),(x,x,−x,x),(x,−x,x,x),(x,x,−x,−x),(x,−x,x,−x),(x,−x,−x,x),(x,−x,−x,−x)とする.これらによって,中心はそこに移る.

 最終的に頂点(x,x,0,0)の周囲に集まることができる中心座標を探すことになる.この図形(正24胞体)はたまたま内接球をもつが,一般の準正多胞体面は外接球をもつことを利用してから,中心座標を求めることができる.

 中心から頂点までの距離はx√2であるから,このなかで(x,x,0,0)までの距離がx√2であるのは,

(x,x,x,x),(x,x,x,−x),(x,x,−x,x),(x,x,−x,−x)の4つである.

 さらに,(2x,2x,0,0)も(x,x,0,0)の周囲に集まることができる.→n=4のときは正24胞体の頂点のまわりには6個の図形が集まる.

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 5次元の並進ベクトルを,4次元面に関して対称な16ベクトルあって,それらによって,中心はそこに移る.

 最終的に頂点(x,x,x/2,0,0)の周囲に集まることができる中心座標を探すことになる.

 中心から頂点までの距離はx・3/2であるから,このなかで(x,x,x/2,0,0)までの距離がx・3/2であるのは,

(x,x,x,x,x),(x,x,x,x,−x),(x,x,x,−x,x),(x,x,x,−x,−x)の4つである.

 さらに(2x,2x,x,0,0)も(x,x,x/2,0,0)の周囲に集まることができる.→n=5のときはこの図形の頂点のまわりには6個の図形が集まる.

[注](x,x,−x,0,0)も(x,x,x/2,0,0)からの距離がx・3/2である.並進ベクトルを使って到達可能と思われる.これも入れれば,n=5のときはこの図形の頂点のまわりには7個の図形が集まることになる.

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