■n次元の立方体と直角三角錐(その114)

【1】形状ベクトル

 多胞体の中心からk次元面の中心に向かうベクトルを組にしたボロノイベクトルを

  (v0,v1,・・・,vn-1)

で表すことにする.

 形状ベクトルは,ボロノイベクトルに対してそのスイッチをオンオフするベクトル

  (m0,m1,・・・,mn-1)

ただし,miは同時に0であってはならない.また,

  (m0v0,m1v1,・・・,mn-1vn-1)

は残存する頂点を決定するパラメータと考えることができる.

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【2】縮退情報

  石井源久「多次元半正多胞体のソリッドモデリングに対する研究」

によれば,

[a]4次元立方体の切頂

[0]頂点を通る場合  :{3,3,4}(0,0,0,1)

[1]辺の中点を通る場合:{3,3,4}(0,0,1,0)

[2]面の中心を通る場合:{3,3,4}(0,1,0,0)

[3]胞の中心を通る場合:{3,3,4}(1,0,0,0)

であって,[0]は切頂しない場合(すなわち4次元立方体)である.また,

[4]48胞体{3,3,4}(1,1,1,0)

は[2]と[3]の中間にあるのではなく,切頂・切面が必要になる.

 形状ベクトルから縮退(contraction)情報を求めると

[0](0,0,0,1)→(1,0,0,0)

[1](0,0,1,0)→(1,0,0,1)

[2](0,1,0,0)→(1,0,0,1)

[3](1,0,0,0)→(0,0,0,1)

[4](1,1,1,0)→(1,1,0,0)→(1,1,0,1)

 また,原正多胞体である正16胞体{3,3,4}のfベクトル

  f=(8,24,32,16)

から胞数を求めることができて,それぞれ

[0]8

[1]8+16=24

[2]8+16=24

[3]16

[4]8+24+16=48

胞体が得られることになる.

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[b]3次元立方体の切頂

[1]辺心に達するまで:切頂六面体

[2]辺心      :立方八面体

[3]辺心から面心の間:切頂八面体の形

[4]面心      :正八面体

[0]頂点を通る場合  :{3,4}(0,0,1)

[1]辺の中点を通る場合:{3,4}(0,1,0)

[2]面の中心を通る場合:{3,4}(1,0,0)

であって,また[1]と[2]の中間に

[3]切頂八面体{3,4}(1,1,0)

があることになる.形状ベクトルから縮退(contraction)情報を求めると

[0](0,0,1)→(1,0,0)

[1](0,1,0)→(1,0,1)

[2](1,0,0)→(0,0,1)

[3](1,1,0)→(1,0,1)

 また,原正多胞体である正八面体{3,4}のfベクトル

  f=(6,12,8)

から胞数を求めることができて,それぞれ

[0]6

[1]6+8=14

[2]8

[3]6+8=14

面体が得られることになる.

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[c]

[0]頂点を通る場合  :{3,3,3,4}(0,0,0,0,1)

[1]辺の中点を通る場合:{3,3,3,4}(0,0,0,1,0)

[2]面の中心を通る場合:{3,3,3,4}(0,0,1,0,0)

[3]胞の中心を通る場合:{3,3,3,4}(0,1,0,0,0)

[4]4次元胞の中心を通る場合:{3,3,3,4}(1,0,0,0,0)

また,

[5]162胞体{3,3,3,4}(1,1,1,1,0)

は[3]と[4]の中間にあるのではない.

 形状ベクトルから縮退(contraction)情報を求めると

[0](0,0,0,0,1)→(1,0,0,0,0)

[1](0,0,0,1,0)→(1,0,0,0,1)

[2](0,0,1,0,0)→(1,0,0,0,1)

[3](0,1,0,0,0)→(1,0,0,0,1)

[4](1,0,0,0,0)→(0,0,0,0,1)

[5](1,1,1,1,0)→(1,1,1,0,1)

 また,原正多胞体である正16胞体{3,3,3,4}のfベクトル

  f=(10,40,80,80,32)

から胞数を求めることができて,それぞれ

[0]10

[1]−[3]10+32=42

[4]32

[5]10+40+80+32=162

胞体が得られることになる.

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[d]6次元立方体の切頂

[0]頂点を通る場合  :{3,3,3,3,4}(0,0,0,0,0,1)

[1]辺の中点を通る場合:{3,3,3,3,4}(0,0,0,0,1,0)

[2]面の中心を通る場合:{3,3,3,3,4}(0,0,0,1,0,0)

[3]胞の中心を通る場合:{3,3,3,3,4}(0,0,1,0,0,0)

[4]4次元胞の中心を通る場合:{3,3,3,3,4}(0,1,0,0,0,0)

[5]5次元胞の中心を通る場合:{3,3,3,3,4}(1,0,0,0,0,0)

また,

[6]162胞体{3,3,3,3,4}(1,1,1,1,1,0)

は[4]と[5]の中間にあるのではない.

 形状ベクトルから縮退(contraction)情報を求めると

[0](0,0,0,0,0,1)→(1,0,0,0,0,0)

[1](0,0,0,0,1,0)→(1,0,0,0,0,1)

[2](0,0,0,1,0,0)→(1,0,0,0,0,1)

[3](0,0,1,0,0,0)→(1,0,0,0,0,1)

[4](0,1,0,0,0,0)→(1,0,0,0,0,1)

[5](1,0,0,0,0,0)→(0,0,0,0,0,1)

[6](1,1,1,1,1,0)→(1,1,1,1,0,1)

 また,原正多胞体である正32房体{3,3,3,3,4}のfベクトル

  f=(12,60,160,240,192,64)

から胞数を求めることができて,それぞれ

[0]12

[1]−[4]12+64=76

[5]64

[6]12+60+160+240+64=536

胞体が得られることになる.

 6次元立方体の基本単体の半切体は3次元面の中心を通るから,12房体以外に76房体も作ることができる.

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【3】切頂多面体

 すべての頂点の周りが状態が一様で,辺の長さがすべて等しい多胞体が積多胞体である.辺の長さを等しくするためには,鏡映対称面までの距離が等しくなるように,vkを伸縮させて調整する.

 切頂多面体の形状ベクトルは

  {3.・・・,3,4}(・・,0,1,0,・・・・)

  {3.・・・,3,4}(・・,0,1,1,0,・・)

などで表されることになる.

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【4】切頂切稜多面体

 切頂切稜多面体の形状ベクトルは

  {3.・・・,3,4}(1,・・,0,0,・・,1)  (切頂優位)

  {3.・・・,3,4}(1,・・,0,1,・・,1)  (切稜優位)

などで表されることになる.

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