■単純リー環を使った面数数え上げ(その79)

 4次元正軸体系に対するアルゴリズムは,正単体系に対しても通用するはずである.切頂八面体(正24胞体)は両者をつなぐ多面体になっている.

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[1](1000)→f=(5,10,10,5)

 恒等写像.

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[2](0100)→f=(10,30,30,10)

 頂点に(100)→(4,6,4)ができる.原正多面体は頂点と辺が消失する.

f0=5・4=20  (NG)

f1=5・6=30  (OK)

f2=5・4+10・1=30  (OK)

f3=5・1+5・1=24  (OK)

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[3](0010)→f=(10,30,30,10)

 頂点に(010)→f=(6,12,8)ができる.しかし,辺上で(10)→f=(3,3)が重複する.原正多面体は頂点と辺と面が消失する.

 すなわち,αnの頂点がtαn-1に置き換わると考えると,n+1個の頂点とn(n+1)/2個の辺と(n−1)n(n+1)/6個の面が消えて,tαn-1個の頂点と辺と面になる.これからαn-2個の頂点と辺と面を差し引く.

すると,最終的な頂点数と辺数と面数は

  (n+1)tαn-1(0)−n(n+1)/2αn-2(0)

  (n+1)tαn-1(1)−n(n+1)/2αn-2(1)

  (n+1)tαn-1(2)−n(n+1)/2αn-2(2)

3次元面以上は残存するから,

  (n+1)tαn-1(k)−n(n+1)/2αn-2(k)+(n+1,k+1)

{3,3)(010)→f=(6,12,8)

{3}(10)→f=(3,3)

f0=5・6−10・3=0  (NG)

f1=5・12−10・3=30  (OK)

f2=5・8−10・1=30  (OK)

f3=5・1−10・0+5・1=10  (OK)

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[4](0001)→f=(5,10,10,5)

 逆写像

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[5](1100)→f=(20,40,30,10)

 頂点に(100)→f=(4,6,4)ができる.原正多面体は頂点が消失する.

f0=5・4=208  (OK)

f1=5・6+10・1=40  (OK)

f2=5・4+10・1=30  (OK)

f3=5・1+5・1=10  (OK)

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[6](1010)→f=(30,90,80,20)

 頂点に(010)→f=(6,12,8)ができる. 頂点に(010),辺に(10)柱ができている.(辺上で(10)→f=(3,3)が重複するのではない).原正多面体は頂点が消失する.

(010)→f=(6,12,8)

(01)→f=(3,3)

(1)→f=(1)

(1)

f0=5・6=30  (OK)

f1=5・12+10・3=90  (OK)

f2=5・8+10・3+10・(1)=80  (OK)

f3=5+10+5=20はワイソフ算術で計算 (OK)

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[7](1001)→f=(20,60,70,30)

 頂点に(001)→f=(4,6,4)ができる.辺上に(01)柱→f=(3,3),面上に(1)面ができる.原正多面体は頂点が消失する.

(001)→f=(4,6,4)

(01)→f=(3,3)

(1)→f=(1)

(2)

f0=5・4=30  (OK)

f1=5・6+10・3=160  (OK)

f2=5・4+10・3+10・(2)=70  (OK)

f3=5・1+10・1+10・1+5・1=30  (OK)

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[8](0110)→f=(30,60,40,10)

 頂点に(110)→f=(12,18,8)ができる.しかし,辺上で(10)→f=(4,4)が重複する.原正多面体は頂点と辺が消失する.

 すなわち,αnの頂点がtαn-1に置き換わると考えると,n+1個の頂点とn(n+1)/2個の辺が消えて,tαn-1個の頂点と辺と面になる.これからαn-2個の頂点と辺と面を差し引く.

すると,最終的な頂点数と辺数と面数は

  (n+1)tαn-1(0)−n(n+1)/2αn-2(0)

  (n+1)tαn-1(1)−n(n+1)/2αn-2(1)

2次元面以上は残存するから,

  (n+1)tαn-1(k)−n(n+1)/2αn-2(k)+(n+1,k+1)

{3,3)(110)→f=(12,18,8)

{3}(10)→f=(3,3)

f0=5・12−10・3=30  (OK)

f1=5・18−10・3=60  (OK)

f2=5・8−10・1+10=40  (OK)

f3=5・1+16=24  (OK)

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[9](0101)→f=(30,90,80,20)

 頂点に(101)ができているが,辺は消失していて,三角面を重複して数え上げていることになる.

(101)→f=(12,24,14)

(01)→f=(3,3)

(2)

f0=5・12−10・3=30  (OK)

f1=5・24−10・3=90  (OK)

f2=5・14−10・1+10・(2)=80  (OK)

f3=5+10+5=20はワイソフ算術で計算 (OK)

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[10](0011)→f=(20,40,30,10)

 頂点に(011)→f=(12,18,8)ができる.辺で(11)→f=(6,6),面で(1)→f=(1)が重なる.原正多面体は頂点と辺と面が消失する.

f0=5・12−10・6+10・1=10  (NG)

f1=5・18−10・6+10・1=40  (OK)

f2=5・8−10・1+10・0=30  (OK)

f3=5・1+5・1=10  (OK)

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[11](1110)→f=(60,120,80,20)

 頂点に(110),辺に(10)柱ができている.

(110)→f=(12,18,8)

(01)→f=(3,3)

f0=5・12=60  (OK)

f1=5・18+10・3=120  (OK)

f2=5・8+10・3+10・1=80  (OK)

f3=5+10+5=20はワイソフ算術で計算 (OK)

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[12]正軸体系(1101)→f=(60,150,120,30)

 頂点に(101),辺に(01)柱ができている(OK).

(101)→f=(12,24,14)

(10)→f=(3,3)

(2)

f0=5・12=60  (OK)

f1=5・24+10・3=150  (OK)

f2=5・14+10・3+10・(2)=120  (OK)

f3=5+10+10+5=30はワイソフ算術で計算 (OK)

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[13](1011)→f=(60,150,120,30)

 頂点に(011),辺に(11)柱ができている(OK).

(011)→f=(12,18,8)

(11)→f=(6,6)

(2)

f0=5・12=60  (OK)

f1=5・18+10・6=150  (OK)

f2=5・8+10・6+10・(2)=120  (OK)

f3=5+10+10+165=30はワイソフ算術で計算 (OK)

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[14](0111)→f=(60,120,80,20)

 頂点に(111)ができているが,辺は消失していて,正六角形面を重複して数え上げていることになる.

(111)→f=(24,36,14)

(11)→f=(6,6)

(2)

f0=5・24−10・6=60  (OK)

f1=5・36−10・6=120  (OK)

f2=5・14−10・1+10・(2)=80  (OK)

f3=5+32+16=56はワイソフ算術で計算 (OK)

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[15](1111)→f=(120,240,150,30)

 頂点に(111),辺に(11)柱ができていることになる.

(111)→f=(24,36,14)

(11)→f=(6,6)

(2)

f0=5・24=120  (OK)

f1=5・36+10・6=240  (OK)

f2=5・14+10・6+10・(2)=150  (OK)

f3=5+10+10+5=30はワイソフ算術で計算 (OK)

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