■双曲平面のモデル(その9)
正単体はKn+1完全グラフの形に投影することができる。その場合、中心部は拡大され、周辺部は圧縮される。
この関係はエッシャーの描いた「天国と地獄」を想起させる。そこでは白い天使と黒い悪魔が円板を埋め尽くしている。
その意味で、ポアンカレの双曲円板の正単体版ともいえる。
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ユークリッド平面内の双曲平面のモデルとしては
[1]ベルトラミ・クラインモデル(BK)
[2]ポアンカレモデル(P)
[3]上半面モデル(H)
があるが、[1][2]はそれ自身の境界をもたない一つの円である。
前者では直線はユークリッド的線分であるが、角は違った方法で測らなければならない。
後者では角はユークリッド的であるが、直線は円周に垂直な円弧である。
ポアンカレの双曲円板の正単体版よりも,クラインの双曲円板の正単体版といったほうがいいかもしれない。
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ポアンカレ円板がエッシャーの芸術作品に利用されたのに対して、,クラインの双曲円板が芸術に利用された例を知りません。
しいていえば、ピザ分割問題でしょうか?
【Q】1つの円をn本の弦で分割する.その際,分割によってできる領域が最も多くなるようにする.最大分割領域数Snはいくつになるか?
(答)この問題は実は円という条件を取り去っても同じ答えになります.すなわち,平面をn本の線で分割する.その際,分割によってできる領域が最も多くなるようにする.最大分割領域数Snはいくつになるか?
分割される領域数が最大になるためには,新しい線(弦)を引くとき,それ以前のすべての線(弦)と新しい交点で交わるようにします.既存の交点を通ると分割される領域が最大数にならないからです.
S0=1,S1=2,S2=4,S3=7
はすぐに求められます.このことからn本目の線(弦)を引くと新しい領域がn個増えることがわかります.これを式で表すと
Sn=Sn-1+n
Sn=Sn-1+n
Sn-1=Sn-2+n−1
・・・・・・・・・・
S1=S0+1
S0=1
を辺々加えると,一般式
Sn=1+(1+2+3+・・・+n)=1+n(n+1)/2
=(n^2+n+2)/2
が得られます.
S0=1,S1=2,S2=4,S3=7,
S4=11,S5=16,S6=22,・・・
と続くというわけです.
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