■n次元の立方体と直角三角錐(その42)

 頂点数2n,胞数(n+2)の多胞体はn−1次元単体を動かしてできる単体柱と思われるが本当だろうか?

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【1】単体の基本単体の切断

 n単体のfベクトルは(n+1,k)で与えられる.

 2次元:(f0,f1)=(3,3)

 3次元:(f0,f1,f2)=(4,6,4)

 4次元:(f0,f1,f2,f3)=(5,10,10,5)

 5次元:(f0,f1,f2,f3,f4)=(6,15,15,6)

 6次元:(f0,f1,f2,f3,f4,f5)=(7,21,21,7)

 7次元:(f0,f1,f2,f3,f4,f5,f6)=(8,28,42,28,8)

 単体柱のk次元面数は,1次元低い単体のk次元面数の2倍とk−1次元面数の和であるから,漸化式

  fk(n)=2fk(n-1)+fk-1(n-1),f0(n)=2n,fn-1(n)=n+2

が成り立つ.f-1(n-1)=0,2次元を除いてfn(n-1)=n+2と約束すると,

 3次元:(3,3)→(6,9,5)

 4次元:(4,6,4)→(8,16,14,6)

 5次元:(5,10,10,5)→(10,25,30,20,7)

 6次元:(6,15,20,15,6)→(12,36,55,50,27,8)

 7次元:(7,21,35,35,21,7)→(14,49,91,105,77,8)

 しかし,これではオイラー・ポアンカレの公式が成立せず,単体柱ではないことがわかる.

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【2】n次元立方体の基本単体の切断

 二項係数(n,r)において,n<rのときは0と約束すると,j次元胞の個数fjは

[1]nが奇数(n=2k−1)のとき,

  fj=(2k+1,j+2)+(k,j+1)−2(k+1,j+2)

  f0=k^2+k

  f1=k(k+1)(2k−1)/2

[2]nが偶数(n=2k)のとき,

  fj=(2k+2,j+2)+(k+1,j+1)−2(k+2,j+2)

  f0=k^2+k+1

  f1=k(k+1)(2k+1)/2

 2次元:(f0,f1)=(3,3)

 3次元:(f0,f1,f2)=(6,9,5)

 4次元:(f0,f1,f2,f3)=(7,15,14,6)

 5次元:(f0,f1,f2,f3,f4)=(12,30,34,21,7)

 6次元:(f0,f1,f2,f3,f4,f5)=(13,42,64,55,28,8)

 7次元:(f0,f1,f2,f3,f4,f5,f6)=(20,70,120,125,84,36,9)

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