■n次元の立方体と直角三角錐(その192)
k次元胞数をfkとおく.
n次元正軸体:fk=(n,k+1)2^(k+1)
n次元正単体:gk=(n+1,k+1)
(その189)では,正軸体・正単体ともに,P0P1,・・・の数は2f1,P1P2の数は3f2,P2P3は4f3,・・・,(k+1)gkと考えた.一般に,PjPk(j<k)の場合も同様と考えられる.
面PiPjPk(i<j<k)の場合は,組み合わせ論的に
k(k+1)/2・gk
になると考えられる.
PiPjPkのまわりに集まる基本単体数は,正軸体では
2^nn!/k(k+1)/2(n,k+1)2^(k+1)=2^(n-k)(k−1)!(n−k−1)!
k=2のとき,2^(n-2)1!(n−3)!
k=3のとき,2^(n-3)2!(n−4)!
正単体では
(n+1)!/k(k+1)/2(n+1,k+1)=2(k−1)!(n−k)!
k=2のとき,2・1!(n−2)!
k=3のとき,2・2!(n−3)!
になるはずである.実際に計算してみることにした.
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【1】正軸体の場合
2^nn!/k(k+1)/2(n,k+1)2^(k+1)=2^(n-k)(k−1)!(n−k−1)!
k=2のとき,2^(n-2)1!(n−3)!
k=3のとき,2^(n-3)2!(n−4)!
k=4のとき,2^(n-4)3!(n−5)!
k=5のとき,2^(n-5)4!(n−6)!
n=3 n=4 n=5 n=6
k=2 2 4 16 76
k=3 − 4 8 32
k=4 − − 12 24
k=5 − − − 48
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【2】正単体の場合
(n+1)!/k(k+1)/2(n+1,k+1)=2(k−1)!(n−k)!
k=2のとき,2・1!(n−2)!
k=3のとき,2・2!(n−3)!
k=4のとき,2・3!(n−4)!
k=5のとき,2・4!(n−5)!
n=3 n=4 n=5 n=6
k=2 2 4 12 48
k=3 − 4 8 24
k=4 − − 12 24
k=5 − − − 48
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【3】まとめ
この表に斜線を引いて,斜線上に共通して
2→4→12→・・・
と並ぶ.これ以降も同じ数列になるのだろうか?
k=n−2を代入すると,
2^(n-k)(k−1)!(n−k−1)!=4(n−3)!
2(k−1)!(n−k)!=4(n−3)!
となり,同じ数が順番に現れることがわかる.
k=n−1を代入すると,
2^(n-k)(k−1)!(n−k−1)!=2(n−2)!
2(k−1)!(n−k)!=2(n−2)!
となり,同じ数が順番に現れることがわかる.
n次元の正軸体も正単体もファセットは等しく,(n−1)次元正単体であることの別表現になっているのである.
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