■テトラドロンのもうひとつの2等分(その11)
ちょうど昨年の今頃は
RV Moody, J Patera: Voronoi and Delaunay cells of root lattices: classification of their faces and facets by Coxter-Dynkin diagrams, J Phys A Math Gen 25(1992), 5089-5134
を読んでいたのであるが,2^n+2n胞体,2(2^n−1)胞体が自然にでてきた.
空間充填図形とは直接関係していなかったが,このシリーズの検討から,空間充填図形の双対図形であることがわかった.
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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.
f1を計算すると
24(n=3),70(n=4),180(n=5),434(n=6)
空間充填2(2^n−1)胞体のn−2面数は
36(n=3),150(n=4),540(n=5),1806(n=6)
で,一致しない.
そこで,
N0=2(2^n−1)
N1=2(2^n-1−1)(n+1,1)=2(n+1)(2^n-1−1)
Nk=2(2^n-k−1)(n+1,k)
とおいて,この公式において
k←n−k−1
と置換すると
fk=Nn-k-1=2(2^k+1−1)(n+1,n−k−1)=2(2^k+1−1)(n+1,k+2)
f0=n(n+1)
f1=(n−1)n(n+1)=(n−1)f0
fn-1=2(2^n−1)
3次元:(f0,f1,f2)=(12,24,14)→存在(101)
4次元:(f0,f1,f2,f3)=(20,60,70,30)→存在(1001)
5次元:(f0,f1,f2,f3,f4)=(30,120,210,180,62)→存在(10001)
6次元:(f0,f1,f2,f3,f4,f5)=(42,210,490,630,434,126)→存在(10001)
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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
f1を計算すると
24(n=3),96(n=4),240(n=5),576(n=6)
空間充填2^n+2n胞体のn−2面数は
36(n=3),96(n=4),280(n=5),636(n=6)
で,一致しない.
そこで,
N0=2^n+2n
Nk=2^n-k(n,k)+2^n-k+1k(n,k) 1≦k≦n−3
Nn-2=2^3(n−2)(n,n−2)
Nn-1=2^2(n,n−2)
とおいて,この公式において
k←n−k−1
と置換すると
fk=Nn-k-1=2^k+1(n,n−k−1)+2^k+2(n−k−1)(n,n−k−1)
=2^k+1(n,k+1)+2^k+2(n−k−1)(n,k+1)
1≧n−k−1≧n−3→2≦k≦n−2
f0=2^2(n,n−2)=2n(n−1)
f1=2^3(n−2)(n,n−2)=2(n−2)f0
fn-1=2^n+2n
3次元:(f0,f1,f2)=(12,24,14)→存在(010)
4次元:(f0,f1,f2,f3)=(24,96,96,24)→存在(0100)
5次元:(f0,f1,f2,f3,f4)=(40,240,400,240,42)→存在(01000)
6次元:(f0,f1,f2,f3,f4,f5)=(60,480,1120,1200,576,76)→存在(010000)
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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.
f1を計算すると
96(n=4),240(n=5),576(n=6)
空間充填2^n+2n胞体のn−2面数は
96(n=4),280(n=5),636(n=6)
で,一致しない.
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【5】まとめ
Anのボロノイ細胞からは,全切頂切稜型準正多胞体,
{3,3}(101)
{3,3,3}(1001)
{3,3,3,3}(10001)
{3,3,3,3,3}(100001)
Cnのボロノイ細胞からは,切頂型準正多胞体を構成することができた.
{3,4}(010)
{3,3,4}(0100)
{3,3,3,4}(01000)
{3,3,3,3,4}(010000)
後者はFCC結晶の双対図形として理解されるが,前者は何の結晶の双対図形に対応しているのだろうか? まさとは思うが,ミンコフスキー結晶?
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