■サマーヴィルの等面四面体(その694)

 n次元正単体のn+1個の頂点v1,v2,・・・,vn+1を単位円周上に写す.その際,4個の移り先(x1,±y1),(x2,±y2)は既知であるが,(x3,±y3)は未知である.それを求めたい.

  x1^2+y1^2=1,x2^2+y2^2=1,x3^2+y3^2=1

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 4次元正単体の5頂点

v1(+1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40)

v2(−1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40)

v3(   0,+2/√12,−1/√24,−1/√40)

v4(   0,     0,+3/√24,−1/√40)

v5(   0,     0,     0,+4/√40)

  x2=−√(3/8),y2=√(5/8)

  x1=−3/2・x2,y1=1/2・y2

  投影図上P1P2=P2P3=P3P4となっている.

 v1〜v5を縦ベクトルとする.

v1[+1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40]’

v2[−1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40]’

v3[   0,+2/√12,−1/√24,−1/√40]’

v4[   0,     0,+3/√24,−1/√40]’

v5[   0,     0,     0,+4/√40]’

4×4行列v=[v1,v2,v3,v4]の逆行列v^-1と

2×4行列[x1, x1,x2, x2]

     [y1,−y1,y2,−y2]

との積の2×4行列を

r=[r11,r12,r13,r14]

  [r21,r22,r23,r24]

とする.

 これは直交表列であって

  r11r21+r12r22+r13r23+r14r24=0

  r11^2+r12^2+r13^2+r14^2=r21^2+r22^2+r23^2+r24^2

が成り立つ.

 [x3]=[r11,r12,r13,r14][v5]

 [y3] [r21,r22,r23,r24]

(x3,y3)は(1,0)か(-1,0)に移るはずである.

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 もし,4×4行列vを三角行列にしたければ[v2,v3,v4,v5]

 [x3]=[r11,r12,r13,r14][v1]

 [y3] [r21,r22,r23,r24]

(x3,y3)は(1,0)か(-1,0)に移るはずである.

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