■高次元結晶と通信理論(その29)
【3】n次元における最疎球被覆
最疎球被覆であることが証明されているのは,1次元Zと2次元A2の場合だけである.格子状球被覆に限れば,5次元まで証明されていて,Anの双対An~が答えである.
An~の被覆密度は,外接球の半径が
R=n(n+2)/12(n+1)
より,
Θ=vn(n+1)^(1/2){n(n+2)/12(n+1)}^(n/2)
で与えられることがわかっていて,
A1~=A1 =Z Θ=1
A2~=A2 Θ=1.2092
A3~=D3~ Θ=1.4635
A4~ Θ=1.7655
A5~ Θ=2.1243
そして,23次元以下ではAn~が最疎球被覆配置であることが知られている.8次元では
A8~ Θ=3.6655・・・
E8 Θ=4.0587・・・(π^4/24)
であるが,24次元では
A24~ Θ=63.269・・・
Λ24 Θ=7.9035・・・((12π)^12/12!)
となり,Λ24のほうが疎である.
An~では次元が高くなると
(log2Θn(n))/n〜log2√(πe/6)=0.2546
となり,最疎球被覆とはなり得ないことがわかる.
Θの下界は単体的密度限界Dnで押さえられるから,
Θ≧Dn≧1
ここで,辺の長さが2の正単体の外接球の半径は
{2n/(n+1)}^(1/2)
より,
Dn={2n/(n+1)}^(n/2)dn
n→∞のとき,
{2n/(n+1)}^(n/2)→e^(-1/2)2^(n/2)
より,
Dn 〜 n/e√e
したがって,下界については
Θ≧n/e√e
上界については
Θ≦nlogen+nlogelogen+5n
が知られている.
n/e√e≦Θ≦nlogen+nlogelogen+5n
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