■デーン不変量と二面角の幾何学(その11)

 今回のコラムでは4次元正24・600胞体の二面角を求めてみることにします.隣接する胞の法線ベクトル同士のなす角cosθから求めることができますが,4次元正120胞体では隣接する2胞を選び出すのに手間取っていて次回にまわしたいと思います.

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【1】正24胞体の二面角

 正24胞体の頂点の座標は

  (±1,±1,0,0),(±1,0,±1,0),(±1,0,0,±1),(0,±1,±1,0),(0,±1,0,±1),(0,0,±1,±1)で与えられる(±1の個数は2つ).

 胞Aを  胞Bを

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

  (1,−1,0,0)   (0,1,0,1)

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

  (1,0,−1,0)   (1,0,0,1)

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

  (1,0,0,−1)   (1,1,0,0)

にとると,胞心は

  (1,0,0,0)

  (1/2,1/2,1/2,1/2)

となるから,法線ベクトル同士のなす角はcosθ=1/2.したがって,二面角はcosδ=−1/2(120°)となる.

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【2】正600胞体の二面角

 正600胞体の頂点の座標は

  (±1,±1,±1,±1),(±2,0,0,0),(0,±2,0,0),(0,0,±2,0),(0,0,0,±2)と(±τ,±1,±1/τ,0)の偶置換で与えられる.(2,0,0,0)近くの頂点は

  (τ,±1,±1/τ,0)

  (τ,±1/τ,0,±1)

  (τ,0,±1,±1/τ)

である.そこで

 胞Aを  胞Bを

  (2,0,0,0)   (2,0,0,0)

  (τ,1/τ,0,1)  (τ,1,1/τ,0)

  (τ,−1/τ,0,1) (τ,1/τ,0,1)

  (τ,0,1,1/τ) (τ,0,τ,1/τ)

にとると,胞心は

  ((3τ+2)/4,0,1/4,τ^2/4)

  ((3τ+2)/4,τ/4,τ/4,τ/4)

 法線ベクトル同士のなす角はcosθ=(3√5+1)/8.したがって,二面角はcosδ=−(3√5+1)/8(165°ほど)となる.

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