まず,n=3の置換多面体の体積が正しく算出できるかを調べてみたい.昨日中に計算に移りたかったのであるが,仕事の合間を縫っての作業であるから,なかなか進まないのは致し方なし.
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1次元置換多面体は線分,2次元置換多面体は六角形,3次元置換多面体は切頂八面体である.辺の長さを1に規格化すると
V1=1,V2=3√3/2
V3=1/2(4/3)^3/(√2/3)^3=1/2(4/√2)^3=8√2
切頂切稜点を(x0,x1,x2,x3),Σx=1とすると
ω=1/(4+6√2)
x0=(1+3√2)ω
x1=(1+2√2)ω
x2=(1+√2)ω
x3=ω
これよりh0,h1,h2を求めたがNG.そこで,再度,元の計算方法にも戻すことにした.
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3次元の場合,全体を1次元あげて4次元正単体の境界多面体
V1(1,0,0,0)
V2(0,1,0,0)
V3(0,0,1,0)
V4(0,0,0,1)
x+y+z+w=1
をとるとしよう.
x≧y≧z≧w≧0なる点P(x,y,z,w)が与えられたとき,ずべての稜線の長さが等しくなるのは,点Pからw=0平面,x=y平面,y=z平面,z=w平面までの距離が等しいときである.点Pをn−1次元境界多面体上の点(w=0)として,点P(x,y,z,0)からx=y平面,y=z平面,z=w平面までの距離を等しくとると
(x−y)/√2=(y−z)/√2=(z−w)/√2
→ x=3z,y=2z,z=z,w=0
これらは,x+y+z+w=1上の点であるから代入すると,6z=1
→ x=1/2,y=1/3,z=1/6,w=0
一般には,S=n(n+1)/2として
→ x=n/S,y=(n−1)/S,z=(n−2)/s,・・・,w=0
また,点P(x,y,z,w)のx=y平面に対する鏡映は(y,x,z,w)であるから,辺の長さは√2|x−y|=√2/S.
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切頂切稜点を(x0,x1,x2,x3),Σx=1とすると
x0=1/2,x1=1/3,x2=1/6,x3=0
これより
h0=6/12,h1=√26/12,h2=√12/12
となって計算は簡単になったが,8枚の六角形と6枚の正方形からなる切頂八面体の体積は
V3=(4V2h0+6V1h1+4V2h2)/3(√2/S)≠8√2
困ったものであるが,ここですぐ気づくことは8枚の六角形面までの距離がh0とh2とで異なっていることである.
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