■ワイソフ計量空間(その20)
これまで,3つの重要なクラスとして
[1]空間充填2^n+2n胞体
[2]空間充填2(2^n−1)胞体
[3]3^n−1胞体
を取り上げたが,重要でないクラスとして,点Qの座標が等差数列をなす切頂切稜正軸体
[4]3^n−1−2^(n-1)n胞体
[5]複雑多面体
について再考してみたい.
===================================
[4]3^n−1−2^(n-1)n胞体
正軸体系の(1,・・・,1,0)の座標は,
(0,±1,±2,・・・,±n−1)
の置換2^n-1・n!個である.たとえば,n=4の場合,
(0,±1,±2,,±3)→192個
単純多面体で辺数はn/2・2^n-1・n!,ファセット数は3^n−1−2^(n-1)nとなる.
それに対して,置換多面体とは,正単体系の(1,・・・1,1)で,その座標は(n+1)!,単純多面体で辺数はn/2・(n+1)!,ファセット数は2(2^n−1)である.
正軸体系の(1,・・・,1,0)は置換多面体としばしば誤解されるが,平行多面体とも混同されているようだ.
n 3^n−1−2^(n-1)n 2(2^n−1)
2 4 6
3 14 14
4 48 30
5 152 62
6 536 126
であって,正軸体系の(1,・・・,1,0)は2次元・3次元では空間充填図形であるが,4次元以上ではそうはならない.
===================================
[5]複雑多面体
複雑多面体の形状ベクトルは,
[a]nが奇数のとき(n=2k+1)
[0,・・,0,1,0,・・,0]
[b]nが偶数のとき(n=2k)
[0,・・,0,1,0,0,・・,0]
で,後者は正軸体の基本単体の頂点Pn/2-1(超立方体の基本単体の頂点Pn/2)を通る超平面で切稜した図形,前者は正軸体の基本単体の頂点P(n-1)/2(超立方体の基本単体の頂点P(n-1)/2+1)を通る超平面で切稜した図形.
切稜図形であるから,そのファセット数は
2^n+2n (正軸体系)
2(n+1) (正単体系)
となる.一方,次数を求めてみると
[a]nが奇数のとき(n=2k+1)
m=2k(k+1)=(n^2−1)/2 (正軸体系)
m=k(k+1)+(k+1)=(n+1)^2/4 (正単体系)
[b]nが偶数のとき(n=2k)
m=2k^2=n^2/2 (正軸体系)
m=k^2+k=n(n+1)/4 (正単体系)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
空間充填2^n+2n胞体は
3次元の場合,形状ベクトル[1,1,0]:m=3
4次元の場合,形状ベクトル(0,1,0,0):m=8
5次元の場合,形状ベクトル(0,1,1,0,0):m=6
で,その形状ベクトルは
[a]nが奇数のとき(n=2k+1)
[0,・・,0,1,1,0,0,・・,0]
[b]nが偶数のとき(n=2k)
[0,・・,0,1,0,0,・・,0]
になる.
後者は正軸体の基本単体の頂点Pn/2-1(超立方体の基本単体の頂点Pn/2)を通る超平面で切領した図形,前者は正軸体の基本単体の頂点P(n-1)/2とP(n+1)/2の間(超立方体の基本単体の頂点P(n-1)/2+1とP(n+1)/2+1の間)を通る超平面で切領した図形.
その次数を求めてみると
[a]nが奇数のとき(n=2k+1)
m=3k=3(n−1)/2 (正軸体系)
[b]nが偶数のとき(n=2k)
m=2k^2=n^2/2 (正軸体系)
2(2^n−1)胞体と3^n−1胞体は単純多面体であるが,空間充填2^n+2n胞体は単純多面体の逆の「複雑多面体」になっているだろうか?→偶数次元の空間充填2^n+2n胞体は複雑多面体であるが,奇数次元では一般に複雑多面体にはならない.
===================================