■n次元単位球の体積(その4)

n次元単位球はどんなに次元が高くても,長さが2より大きな線分を含むことはできません.また,n次元単位球の体積をVnとすると,V1=2(直径),V2=π(面積),V3=4π/3(体積)はご存知でしょう.nが整数のとき,実際にVnの値を計算してみると,超球の体積はn=5のとき最大8π2/15=5.2637・・・となり,以後は減少します.そして,不思議なことに,単位球の体積はn→∞のとき0に収束するのです.

n    Vn

1   2

2   3.14

3   4.19

4   4.93

5   5.263

6   5.167

7   4.72

8   4.06

9   3.30

10   2.55

 また,このことから,n次元超立方体[-1,1]n(体積2^n)において,単位超球が占める比率は,n=2であればπ/4(79%)であるが,n=5のときは16%に下落し,n=10となると0.25%になることも理解されます.単位超球を超立方体中に置くと,次元が大きくなるにつれて隙間がより大きくなるのです.

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