■n次元の立方体と直角三角錐(その18)

 さらなる未解決問題を整理しておきたい.

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【1】未解決問題

[1]n次元の立方体の基本単体の切半体の胞の数はn+2(側面のn+1個+切り口の1個)である.n=3では5面,n=4では6胞であるが,n=2ののとき3辺になってしまう.n=2のときは例外なのだろうか?

[2]辺や面の個数の一般式については気になるところである.確定的ではないが,辺の個数は

  n=2k−1(奇数)のときはk(k+1)(2k−1)/2

  n=2k(偶数)のときはk(k+1)(2k+1)/2

(要再検討)

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【2】n次元多面体の構成要素数

 fkをn次元多面体のk次元面の数とし,

  (f0,f1,・・・,fn-2,fn-1)

を構成要素とするn次元正多胞体は,オイラー・ポアンカレの定理:

  f0−f1+f2−・・・+(−1)^(n-1)fn-1=1−(−1)^n

すなわち,nが奇数なら2,偶数なら0を満たす.偶数次元のオイラー・ポアンカレの公式は定数項がない同次式であるのだが,この定理は正多胞体に限らず,n次元凸多胞体について常に成立する.

 n次元正多胞体では,組み合わせ的方法によって,k次元胞数fkが求められる.たとえば,正単体では

  fk=(n+1,k+1)

なのですが,k=n−1のときfk=n+1であって,胞数はn+1と計算される.

 同様に,双対立方体では

  fk=2^k+1(n,k+1),k=n−1のとき,fk=2^n

立方体では

  fk=2^n-k(n,k),k=n−1のとき,fk=2n

となる.

 もちろん,

  正単体:fk=(n+1,k+1)

  双対立方体:fk=2^k+1(n,k+1)

  立方体:fk=2^n-k(n,k)

はオイラー・ポアンカレの定理を満たす.

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