直角三角錐
P0(0,0,0)
P1(1,0,0)
P2(1,1,0)
P3(1,1,1)
をtetradronと呼ぶことにする.tetradronをその最長辺の垂直2等分面で切断すると,4交点
(1/2,1/2,1/2)
(1,1/4,1/4)
(1,1/2,0)
(3/4,3/4,0)
を結ぶ図形は凧型となり,凧型面を境に2つの合同な5面体(pentadron)に分割できるというおもしろい性質がある.
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【1】n次元の場合
n次元の場合,テトラドロンに相当する多面体の座標は
p0(0,0,・・・,0)
p1(1,0,・・・,0)
p2(1,1,0,・・・0,0)
・・・・・・・・・・・・・・・・
pn-1(1,1,1,・・・1,0)
pn(1,1,1,・・・1,1)
であるから,p0pnを結ぶ対角線の中点
(1/2,1/2,1/2,・・・,1/2,1/2)
を通る超平面
x1+x2+x3+・・・+xn=n/2
と各辺の交点を求めてみる.
4次元の場合は
(1/2,1/2,1/2,1/2)
(1,1/3,1/3,1/3)
(2/3,2/3,2/3,0)
(1,1/2,1/2,0)
と
p2(1,1,0,0)
で交わる.したがって,x1+x2+x3+x4≦2の部分をとると,7頂点
q0(0,0,0,0)
q1(1,0,0,0)
q2(1,1,0,0)
q3(1/2,1/2,1/2,1/2)
q4(1,1/3,1/3,1/3)
q5(2/3,2/3,2/3,0)
q6(1,1/2,1/2,0)
が元素の頂点となる.q2〜q6は超平面x1+x2+x3+x4=2上にある.これが768個で4次元立方体を組み立てることができる.同様に,x1+x2+x3+x4≧0の部分をとって比較すると,辺や対角線の長さが等しいことから,2つの合同な分割体になっていることがわかる.
5次元の場合は9交点
(1/2,1/2,1/2,1/2,1/2)
(1,3/8,3/8,3/8,3/8)
(1,1,1/6,1/6,1/6)
(5/6,5/6,5/6,0,0)
(5/8,5/8,5/8,5/8,0)
(1,3/4,3/4,0,0)
(1,1/2,1/2,1/2,0)
(1,1,1/4,1/4,0)
(1,1,1/2,0,0)
で交わるから,x1+x2+x3+x4+x5≦5/2の部分をとると,12頂点
q0(0,0,0,0,0)
q1(1,0,0,0,0)
q2(1,1,0,0,0)
q3(1/2,1/2,1/2,1/2,1/2)
q4(1,3/8,3/8,3/8,3/8)
q5(1,1,1/6,1/6,1/6)
q6(5/6,5/6,5/6,0,0)
q7(5/8,5/8,5/8,5/8,0)
q8(1,3/4,3/4,0,0)
q9(1,1/2,1/2,1/2,0)
q10(1,1,1/4,1/4,0)
q11(1,1,1/2,0,0)
が元素の頂点となる.q3〜q11は超平面x1+x2+x3+x4+x5=5/2上にある.これが7680個で5次元立方体を組み立てることができる.これも
2つの合同な分割体になっているのである.
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