■テトラドロンのもうひとつの2等分

 テトラドロンも最長辺の垂直2等分面は,テトラドロンを2個のペンタドロンに2等分する.高次元になっても同様の結果が得られる.

 テトラドロンにはもうひとつの2等分面がある.それは最長辺の2等分点を通るが,非垂直の2等分面である.これは3次元だけなのか高次元でも成り立つ現象なのだろうか?

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【1】m次元単位立方体の断面

 単位立方体を[−1/2,1/2]^mとする.ボールによる断面は

  a=(0,0,・・・0,1/√2,1/√2)

で与えられる.3次元の場合,y+z=0である.

 全体を(1,1,1)方向に平行移動させると

  [0,1]^m

このとき,最長辺の2等分点(1/2,1/2,1/2)を通る断面は,

  x+z=1

である.

 基本単体

  P0(0,0,0)

  P1(1,0,0)

  P2(1,1,0)

  P3(1,1,1)

と断面x+z=1との交点は,

 P0P1:x=0〜1,y=0,z=0→(1,0,0)

 P1P2:x=1,y=0〜1,z=0→P1P2全体

 P2P3:x=1,y=1,z=0〜1→(1,1,0)

 P0P3:x−1=y−1=z−1→(1/2,1/2,1/2)

 P1P3:x=1,y−1=z−1→(1,0,0)

 P2P3:x=1,y=1,z=0〜1→(1,0,0)

 断面の下側には

 (0,0,0),(1,0,0),(1,1,0),

 (1/2,1/2,1/2)の4点

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 この作業を4次元化すればよい.

基本単体

  P0(0,0,0,0)

  P1(1,0,0,0)

  P2(1,1,0,0)

  P3(1,1,1,0)

  P4(1,1,1,1)

と断面x+w=1との交点は,

 P0P1:x=0〜1,y=0,z=0,w=0→(1,0,0,0)

 P0P2:x−1=y−1,z=0,w=0→(1,1,0,0)

 P0P3:x−1=y−1=z−1,w=0→(1,1,1,0)

 P0P4:x−1=y−1=z−1=w−1→(1/2,1/2,1/2,1/2)

 P1P2:x=1,y=0〜1,z=0,w=0→P1P2全体

 P1P3:x=1,y−1=z−1,w=0→P1P3全体

 P1P4:x=1,y−1=z−1=w−1→(1,0,0,0)

 P2P3:x=1,y=1,z=0〜1,w=0→(1,1,0,0)

 P2P4:x=1,y=1,z−1=w−1→(1,1,0,0)

 P3P4:x=1,y=1,z=1,w=0〜1→(1,0,0,0)

 断面の下側には

 (0,0,0,0),(1,0,0,0),(1,1,0,0),(1,1,1,0)

 (1/2,1/2,1/2,1/2)の5点

 一方,断面の上側には,

 (1,1,1,1),(1,0,0,0),(1,1,0,0),(1,1,1,0)

 (1/2,1/2,1/2,1/2)の5点

となって,合同(鏡像)になることが理解される.

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