■多面体的組み合わせ論(その18)
置換多面体の場合を計算したが,一般の場合も,切稜面方向からみるには,
a2x2+a3x3+・・・+anxn=0
に正射影すればよい.そうすれば整数多面体の問題は,それが等差数列になるかどうかという問題に帰着される.
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【1】垂線の足
直線ax+by+c=0に点P(x0,y0)から下ろした垂線の足をQ(X,Y)とすると,
aX+bY+c=0,(Y−y0)/(X−x0)=b/a
より,
b(X−x0)−a(Y−y0)=0・・・(1)
また,
ax0+by0+c=ax0+by0−aX−bY=−a(X−x0)−b(Y−y0)
より
a(X−x0)+b(Y−y0)=−(ax0+by0+c)・・・(2)
(1),(2)より,垂線の足は
X−x0=a(ax0+by0+c)/(a^2+b^2)
Y−y0=b(ax0+by0+c)/(a^2+b^2)
また,点Pと直線の距離は(1)(2)の辺々2乗して足すと
(a^2+b^2){(X−x0)^2+(Y−y0)^2}=(ax0+by0+c)^2
より,
(X−x0)^2+(Y−y0)^2=|ax0+by0+c|/(a^2+b^2)^1/2 (ヘッセの公式)
で与えられます.
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【2】高次元の場合は推して知るべし
PnP1に垂直なn次元超平面では
a=(0,−a2,・・・,−an)
c1=−(a2x2+・・・+anxn)+(a2^2+・・・+an^2)
c1=−(a2^2y2+・・・+an^2yn)+(a2^2+・・・+an^2)
h1=|c1|/‖a‖,‖a‖=(a2^2+・・・+an^2)^1/2
ここで,
‖a‖^2=a2^2+・・・+an^2
=1/2・(n−1)/2(n+1)
a2^2(1−y2)+・・・+an^2(1−yn)
=(n−1)/2n(n+1)
a2^2y2+・・・+an^2yn
=a2^2+・・・+an^2−{a2^2(1−y2)+・・・+an^2(1−yn)}
となる.
また,xj=ajyjより,|ax0+by0+c|に相当するものは
a2^2y2+・・・+an^2yn
X−x0=a(ax0+by0+c)/(a^2+b^2)
Y−y0=b(ax0+by0+c)/(a^2+b^2)
に相当するものは
aj(a2^2y2+・・・+an^2yn)/(a2^2+・・・+an^2)=aj(1−2/n)
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【3】3次元置換多面体の場合
形状ベクトル[1,1,1]の場合
y1=5/6
y2=1/2
y3=0
aj=√(1/2j(j+1))
a1=1/2,a2=1/2√3,1/2√6
X−a1y1=a1/3
Y−a2y2=a2/3
Z−a3y3=a3/3
X=a1(y1+1/3)
Y=a2(y2+1/3)
Z=a3(y3+1/3)
差はそれぞれ
a2y2−a1y1+(a2−a1)/3=−2/3+5/12√3
a3y3−a2y2+(a3−a2)/3=−5/12√3+1/6√6
どこか計算がおかしいようである.
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