■幾何学におけるマイ未解決問題(その20)
2(2^n−1)胞体の元素の面数公式のf0は計算済み.しかし,予測値と合致しない.
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n次元超立方体の対称超平面は2種類あります.ひとつは相対する超平面のの中央にあたるn−1次元超立方体(n枚)ともうひとつは相対する超辺と中心からできるn−1次元直方体(n(n−1)枚)です.対称超平面の個数は合計n^2枚です.
この断面に垂直な単位ベクトルaと断面積は,それぞれ
[1](1,0,0,・・・,0),1
[2](1/√2,1/√2,0,・・・,0),√2
で表されます.
そこで,ひとつの対角線を含む切断面の座標をとって
x1+x2=0
上に含まれる頂点数を求めてみることにすると
(1,−1,*,・・・*),(−1,1,*,・・・*)
の2^(n-1)個あえい,これはn−1次元直方体になることがわかります.
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一方,正単体の基本単体をn−1回切頂・切稜すると2n胞体になる.この多面体のすべての頂点を求めてみたところ,頂点数は2^n個あり,この多面体は超立方体と組み合わせ同値であることが確認された.
胞数2n,頂点数2^nの多胞体を対称超平面で切半すると,切断面はn−1次超立方体(頂点数2^n-1)と組み合わせ同値になることが予想されるが,実際に計算してみると
n 切断面 上 下 計
3 4 2 2 8
4 6 5 5 16
5 12 10 10 32
6 22 21 21 64
7 44 42 42 128
8 86 85 85 256
9 172 170 170 512
10 342 341 341 1024
となって,頂点数2^nが概3等分されていることがわかった.
2^nは3では割り切れないが,
2^n=1 (mod3)
2^n=2 (mod3)
であるから,概3等分されるのである.
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