■n次元の立方体と直角三角錐(その108)

 たとえば,4次元2^n+2n胞体の場合,切頂面上以外での2点(0,x,−x,0),(0,x,0,−x)が抜けていて,合計8点となり,矛盾はありません.

 一方,面の数は意外と厄介です(三角形ばかりの場合だと簡単かもしれませんが・・・).そこで,ベクトルの内積を使って面の形を考え併せて求めることにしました.

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[1]n=3のとき

 第1象限にある頂点P(x,x/2,0)を考えてみます.鏡映対称変換によって,第1象限内に移る点はその置換3!個(=正六角形)ありますが,直接,点P(x,x/2,0)と結ばれる第1象限内の点はP1(x/2,x,0),P2(x,0,x/2)の2点です.

 また,頂点P(x,x/2,0)の周囲には4点(x,±x/2,0),(x,0,±x/2)からなる正方形ができますが,直接,点P(x,x/2,0)と結ばれる第1象限以外の点はP3(x,0,−x/2)の1点です.

 P1−P−P2: cosθ=−1/2  (正六角形)

 P1−P−P3: cosθ=−1/2  (正六角形)

 P2−P−P3: cosθ=0     (正方形)

 これより,

  f2=(2/6+1/4)・f0=14

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[2]n=4のとき

 頂点P(x,x,0,0)の置換は4!/2!2!=6個(=正八面体)ありますが,直接,点P(x,x,0,0)と結ばれる第1象限内の点はP1(x,0,x,0),P2(x,0,0,x),P3(0,x,x,0),P4(0,x,0,x)の4点です.

 また,頂点P(x,x,0,0)の周囲には6点(x,±x,0,0),(x,0,±x,0),(x,0,0,±x)からなる正八面体ができますが,直接,点P(x,x,0,0)と結ばれる第1象限以外の点はP5(x,0,−x,0),P6(x,0,0,−x),P7(0,x,−x,0),P8(0,x,0,−x)の4点です.

 P1−P−P2: cosθ=1/2

 P1−P−P3: cosθ=1/2

 P1−P−P4: cosθ=0

 P1−P−P5: cosθ=0

 P1−P−P6: cosθ=1/2

 P1−P−P7: cosθ=−1/2

 P1−P−P8: cosθ=0

 P2−P−P3: cosθ=0

 P2−P−P4: cosθ=1/2

 P2−P−P5: cosθ=1/2

 P2−P−P6: cosθ=0

 P2−P−P7: cosθ=0

 P2−P−P8: cosθ=−1/2

 P3−P−P4: cosθ=1/2

 P3−P−P5: cosθ=−1/2

 P3−P−P6: cosθ=0

 P3−P−P7: cosθ=0

 P3−P−P8: cosθ=1/2

 P4−P−P5: cosθ=0

 P4−P−P6: cosθ=−1/2

 P4−P−P7: cosθ=1/2

 P4−P−P8: cosθ=0

 P5−P−P6: cosθ=1/2

 P5−P−P7: cosθ=1/2

 P5−P−P8: cosθ=0

 P6−P−P7: cosθ=0

 P6−P−P8: cosθ=1/2

 P7−P−P8: cosθ=1/2

 正方形と正六角形は関与しないので

  f2=(12/3)・f0=96

となって正解が得られた.三角形ばかりの場合だと簡単だ.

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