■サマーヴィルの等面四面体(その695)
n次元正単体のn+1個の頂点v1,v2,・・・,vn+1を単位円周上に写す.その際,4個の移り先(x1,±y1),(x2,±y2)は既知であるが,(x3,±y3)は未知である.それを求めたい.
x1^2+y1^2=1,x2^2+y2^2=1,x3^2+y3^2=1
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5次元正単体の6頂点
v1(+1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40,−1/√60)
v2(−1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40,−1/√60)
v3( 0,+2/√12,−1/√24,−1/√40,−1/√60)
v4( 0, 0,+3/√24,−1/√40,−1/√60)
v5( 0, 0, 0,+4/√40,−1/√60)
v6( 0, 0, 0, 0,+5/√60)
x2=−((6+√21)/20)^1/2
y2=((14−√21)/20)^1/2
x1=(−9+√21)/5・x2
y1=(1+√21)/5・y2
投影図上P1P2=P2P3=P3P4となっている.
v1〜v6を縦ベクトルとする.
v1[+1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40,−1/√60]’
v2[−1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40,−1/√60]’
v3[ 0,+2/√12,−1/√24,−1/√40,−1/√60]’
v4[ 0, 0,+3/√24,−1/√40,−1/√60]’
v5[ 0, 0, 0,+4/√40,−1/√60]’
v6[ 0, 0, 0, 0,+5/√60]’
5×5行列v=[v1,v2,v3,v4,v5]の逆行列v^-1をuとする.
u=[u11,u12,u13,u14,u15]
[u21,u22,u23,u24,u25]
[u31,u32,u33,u34,u35]
[u41,u42,u43,u44,u45]
[u51,u52,u53,u54,u55]
未知数(x3,y3)を含む2×5行列
[x1, x1,x2, x2,x3]
[y1,−y1,y2,−y2,y3]
との積の2×5行列を
r=[r11,r12,r13,r14,r15]
[r21,r22,r23,r24,r25]
とする.
r11=x1u11+x1u21+x2u31+x2u41+x3u51
r21=y1u11−y1u21+y2u31−y2u41+y3u51
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これは直交表列であって
r11r21+r12r22+r13r23+r14r24+r15r25=0
r11^2+r12^2+r13^2+r14^2+r15^2=r21^2+r22^2+r23^2+r24^2+r25^2
が成り立つ.この連立方程式を解いて(x3,y3)を求める.
[ x3]=[r11,r12,r13,r14,r15][v6]
[−y3] [r21,r22,r23,r24,r25]
すなわち,残りの1点はx軸に関して対称な点(x3,−y3),y3^2=1−x3^2に移るはずである.
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もし,5×5行列vを三角行列にしたければ[v2,v3,v4,v5,v6]
[ x3]=[r11,r12,r13,r14,r15][v1]
[−y3] [r21,r22,r23,r24,r25]
すなわち,残りの1点はx軸に関して対称な点(x3,−y3),y3^2=1−x3^2に移るはずである.
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