■置換多面体の空間充填性(その218)

【1】頂点回りのfn-1公式

[1]正多面体の場合

   (1,0,・・・,0)→[0,0,・・・,1]

   (0,0,・・・,1)→[1,0,・・・,0]

とする.

 準正多面体では

[2a]ワイソフ構成の最も左にある1と最も右にある1の間の成分をすべて以下のように置き換える.

  中間の0の位置には,連続する0の数をmとして

  (m+1,1),(m+1,2),・・・(m+1,m)

  中間の1の位置には1=(m+1,0)=(m+1,m+1)

[2b]隣の成分が0である1を0に変更する.

[2c]両端の成分を以下のように置き換える.

  第0項:(tp+1,1)

  第n−1項:正軸体では2^n-1-fp,正単体では(n−fp,1)

 このように, 縮退情報を加味することによって,アルゴリズムは正多面体でもあてはまる.ただし,H3,H4,F4に対して[2a]は別途考える必要がある.

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【2】散在型の場合

[1]H3

  第0項:(tp+1,1)に相当するものは1→2→3

  第n−1項:正軸体では2^n-1-fp,正単体では(n−fp,1)に相当するものは1→2→5と変化する.

[2]H4

  第0項:(tp+1,1)に相当するものは1→2→3→4

  第n−1項:正軸体では2^n-1-fp,正単体では(n−fp,1)に相当するものは1→2→5→20と変化する.

[3]F4

  第0項:(tp+1,1)に相当するものは1→2→3→6

  第n−1項:正軸体では2^n-1-fp,正単体では(n−fp,1)に相当するものは1→2→3→6と変化する.{3,4,3}(1,0,0,1)の0には3,3ではなく4,4を対応させる.

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【3】まとめ

 1→2→3→4と変化する数列は{n}=(n,1),すなわち,正単体の頂点数を表す数列,1→2→4→8と変化する数列は{2^n-1}は立方体(正測体)の頂点数を表す数列である.

 しかし,

[1]1→2→5→20

[2]1→2→3→6

と変化する数列ははたして数列と読んでいいものか,答えをいうと

[1]は点における頂点数,線分における頂点数,正5角形における頂点数,正12面体における頂点数の並びである.次に続くものは正120胞体における頂点数600であるが,それでおしまいとなる.

[2]は点における頂点数,線分における頂点数,正3角形における頂点数,正8面体における頂点数の並びである.次に続くものは正24胞体における頂点数24であるが,それでおしまいとなる.

 また,パスカルの三角形

  1 2 1

 1 3 3 1

1 4 6 4 1

も同様である.1 2 1は点における頂点数,線分における頂点数,線分における辺数,1 3 3 1は点における頂点数,正3角形における頂点数,正3角形における辺数,正三角形における面数である.1 4 6 4 1は点における頂点数,正4面体における頂点数,正4面体における辺数,正4面体における面数である(単体版).

 すると,1 4 4 1の正体はその立方体版であって,点における頂点数,正方形における頂点数,正方形における辺数,正方形における面数ということになる.

  [参]高次元図形サイエンス,京都大学学術出版会,p145−146

のデータを利用して,4次元準正多胞体について(その218)を確認することができた.

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