■置換多面体の空間充填性(その227)
ある準正多面体のk次元面を求める際には
置換多面体2(2^n−1)胞体の場合・・・Nk^(n)=n+1Ck+1
正軸体版3^n−1胞体の場合・・・・Nk^(n)=2^(k+1)nCk+1
として,面数公式は
fk^(n)=Σ(j=0~k)Nj^(n)f(k-j)^(n-1ーj) (k≦n−2)
ときれいな形にまとまった.
おそらく,これを使って頂点回りのk次元面数を求めようとすると,名目的な合致だ得られるだけで,実質的合致には至らないであろう.しかし,これまでの経緯からそうせざるを得ないところがある.
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もっと正確に記すには,tpを設けて
hk^(n)=Σ(j=0~tp)(-1)^jgj^(n)fk^(n-1ーj) (0≦k≦n−1)
切頂型では
fk^(n)=hk^(n)+gk^(n) (tp+1≦k≦n−1)
切頂切稜型では
fk^(n)=hk^(n)+Σ(j=tp+1~k)gj^(n)f(k-j)^(n-1ーj) (tp+1≦k≦n−1)
話を簡単にするためtp=0とおく.さらにk=0とおくと,
f0^(n)=g0^(n)f0^(n-1)
ファセット数を得るために,k=n−1とおくと,
hn-1^(n)=g0^(n)f(n-1)^(n-1)
切頂型では
fn-1^(n)=g0^(n)f(n-1)^(n-1)+gn-1^(n)
切頂切稜型では
fn-1^(n)=hn-1^(n)+Σ(j=1~n-1)gj^(n)f(n-1-j)^(n-1ーj)
=g0^(n)f(n-1)^(n-1)+g1^(n)f(n-2)^(n-2)+・・・+gn-1^(n)f(0)^(0)
正単体切頂切稜型ペトリー多面体では
gk^(n)=(n+1,k+1)=(n+1)!/(k+1)!(n−k)!
であるから,
g0^(n)=(n+1,1)=n+1
g1^(n)=(n+1,2)=(n+1)n/2=g0^(n)・n/2
g2^(n)=(n+1,3)=(n+1)n(n−1)/6=g0^(n)・n(n−1)/6
gn-1^(n)=(n+1,n)=n+1
であるから,
fn-1^(n)/f0^(n)={g0^(n)f(n-1)^(n-1)+g1^(n)f(n-2)^(n-2)+・・・+gn-1^(n)f(0)^(0)}/{g0^(n)f0^(n-1)}
={(n+1,1)f(n-1)^(n-1)+(n+1,2)f(n-2)^(n-2)+・・・+(n+1,n)f(0)^(0)・1}/{(n+1,1)f0^(n-1)}
一方,頂点回りのファセットは
切頂面・・・頂点数f0^(n-1)=1・n=a
切稜面・・・頂点数f0^(n-2)・2=2(n−1)=b
2次元面・・・頂点数f0^(n-3)・3=3(n−2)=c
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
n−1次元面・・・頂点数f0^(0)・n=n・1
となる.
ここで,
fn-1^(n)/f0^(n)={x/a+y/b+z/c+・・・}
とおくと,
x/a=(n+1,1)f(n-1)^(n-1)/(n+1,1)f0^(n-1)
y/b=(n+1,2)f(n-2)^(n-2)/(n+1,1)f0^(n-1)
z/c=(n+1,3)f(n-3)^(n-3)/(n+1,1)f0^(n-1)
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