■単純リー環を使った面数数え上げ(その14)

 ユークリッド空間の有限群(正多面体)または無限離散群(空間充填形)になるのは,4つの無限系列と5つの例外的な場合に限る.

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【1】Anのボロノイ細胞の要素数(n≧1)

  f0=2(2^n−1)

  f1=2(2^n-1−1)(n+1,1)

  fk=2(2^n-k−1)(n+1,k)

はオイラー・ポアンカレの公式を満たす.

 一般に,k=0〜nとして,

  S=Σ(a+kd)q^k=a+(a+d)q+(a+2d)q^2+・・・+(a+nd)q^n

=aΣq^k+dΣkq^k

aΣq^k=a(1−q^n+1)/(1−q)

  Σkq^k=1・q+2・q^2+3・q^3+・・・+n・q n

 qΣkq^k=    1・q^2+2・q^3+3・q^4+・・・+n・q^n+1

辺々を引くと

(1−q)Σkq^k=q+q^2+q^3+・・・+q^n−n・q^n+1

=Σq^k−n・q^n+1

=(q−q^n+1)/(1−q)−n・q^n+1

Σkq^k=(q−q^n+1)/(1−q)^2−n・q^n+1/(1−q)

dΣkq^k=d(q−q^n+1)/(1−q)^2−dn・q^n+1/(1−q)

aΣq^k+dΣkq^k=d(q−q^n+1)/(1−q)^2+{a(1−q^n+1)−dn・q^n+1}/(1−q)

S=dq(1−q^n)/(1−q)^2+{a−(a+dn)q^n+1)/(1−q)

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【2】Bnのボロノイ細胞の要素数(n≧2)

  fk=2^n-k(n,k)

はn次元立方体の面数公式であり,オイラー・ポアンカレの公式を満たす.

  f0=2^n

  f1=2^n-1n

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【3】Cnのボロノイ細胞の要素数(n≧3)

  f0=2^n+2n

  fk=2^n-k(n,k)+2^n-k+1k(n,k)  1≦k≦n−3

  fn-2=2^3(n−2)(n,n−2)

  fn-1=2^2(n,n−2)

はオイラー・ポアンカレの公式を満たす.

  f1=2^n-1n+2^nn=3・2^n-1n

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【4】Dnのボロノイ細胞の要素数(n≧4)

  f0=2n+2^n

  f1=3・2^n-1n

  fk=2^n-k+1k(n,k)+2^n-k(n,k)  2≦k≦n−3

  fn-2=2^3(n−2)(n,n−2)

  fn-1=2^2(n,n−2)

はオイラー・ポアンカレの公式を満たす.

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