■置換多面体の空間充填性(その227)

 ある準正多面体のk次元面を求める際には

  置換多面体2(2^n−1)胞体の場合・・・Nk^(n)=n+1Ck+1

  正軸体版3^n−1胞体の場合・・・・Nk^(n)=2^(k+1)nCk+1

として,面数公式は

  fk^(n)=Σ(j=0~k)Nj^(n)f(k-j)^(n-1ーj)   (k≦n−2)

ときれいな形にまとまった.

 おそらく,これを使って頂点回りのk次元面数を求めようとすると,名目的な合致だ得られるだけで,実質的合致には至らないであろう.しかし,これまでの経緯からそうせざるを得ないところがある.

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 もっと正確に記すには,tpを設けて

  hk^(n)=Σ(j=0~tp)(-1)^jgj^(n)fk^(n-1ーj)  (0≦k≦n−1)

切頂型では

  fk^(n)=hk^(n)+gk^(n)  (tp+1≦k≦n−1)

切頂切稜型では

  fk^(n)=hk^(n)+Σ(j=tp+1~k)gj^(n)f(k-j)^(n-1ーj)  (tp+1≦k≦n−1)

 話を簡単にするためtp=0とおく.さらにk=0とおくと,

  f0^(n)=g0^(n)f0^(n-1)

ファセット数を得るために,k=n−1とおくと,

  hn-1^(n)=g0^(n)f(n-1)^(n-1)

切頂型では

  fn-1^(n)=g0^(n)f(n-1)^(n-1)+gn-1^(n)

切頂切稜型では

  fn-1^(n)=hn-1^(n)+Σ(j=1~n-1)gj^(n)f(n-1-j)^(n-1ーj)

=g0^(n)f(n-1)^(n-1)+g1^(n)f(n-2)^(n-2)+・・・+gn-1^(n)f(0)^(0)

 正単体切頂切稜型ペトリー多面体では

  gk^(n)=(n+1,k+1)=(n+1)!/(k+1)!(n−k)!

であるから,

  g0^(n)=(n+1,1)=n+1

  g1^(n)=(n+1,2)=(n+1)n/2=g0^(n)・n/2

  g2^(n)=(n+1,3)=(n+1)n(n−1)/6=g0^(n)・n(n−1)/6

  gn-1^(n)=(n+1,n)=n+1

であるから,

  fn-1^(n)/f0^(n)={g0^(n)f(n-1)^(n-1)+g1^(n)f(n-2)^(n-2)+・・・+gn-1^(n)f(0)^(0)}/{g0^(n)f0^(n-1)}

={(n+1,1)f(n-1)^(n-1)+(n+1,2)f(n-2)^(n-2)+・・・+(n+1,n)f(0)^(0)・1}/{(n+1,1)f0^(n-1)}

 一方,頂点回りのファセットは

  切頂面・・・頂点数f0^(n-1)=1・n=a

  切稜面・・・頂点数f0^(n-2)・2=2(n−1)=b

  2次元面・・・頂点数f0^(n-3)・3=3(n−2)=c

  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

  n−1次元面・・・頂点数f0^(0)・n=n・1

となる.

 ここで,

  fn-1^(n)/f0^(n)={x/a+y/b+z/c+・・・}

とおくと,

  x/a=(n+1,1)f(n-1)^(n-1)/(n+1,1)f0^(n-1)

  y/b=(n+1,2)f(n-2)^(n-2)/(n+1,1)f0^(n-1)

  z/c=(n+1,3)f(n-3)^(n-3)/(n+1,1)f0^(n-1)

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