■長い長い証明(その5)

 (その4)ではn次元正単体の距離や角度を計算するのにn+1次元空間を用いたが,体積を計算する場合はn次元空間内で求める必要がある.1辺の長さ√2のn次元正単体の体積を求めてみよう.

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 n次元正単体の頂点の座標を

  (1,0,・・・,0)

  (0,1,・・・,0)

  ・・・・・・・・・・・

  (0,0,・・・,1)

としよう.これらの頂点間距離は√2である.

 これらの座標が与えられたとき,残りの1点の座標は

  (x,x,・・・,x)

とすることができる.他の頂点との距離は√2であるから,

  (x−1)^2+(n−1)x^2=2

すなわち,

  nx^2−2x−1=0

を満たさなければならないことより,

  x={1−√(1+n)}/n

が得られる.

 高さは(x,x,・・・,x)とn−1次元単体の重心(1/n,・・・,1/n)との距離であるから,

  √(1+1/n)

したがって,漸化式

  Vn=Vn-1×√(1+1/n)/n

が成り立ち,

  Vn=√(n+1)/n!

が得られる.

 1辺の長さxのn次元正単体の体積は

  Vn=√(n+1)/n!・(x/√2)^n

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