■サマーヴィルの等面四面体(その703)

 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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[1]4次元の場合,

 [x3]=[r11,r12,r13,r14][v5]

 [y3] [r21,r22,r23,r24]

は(−1,0)に移るはずであるが,(NG)であった.

 移り先は(x2,0)であったため,平行移動成分をいれるために,

  x3^2=1−y3^2

とすると,(x3,y3)は(-1,0)に移った.→(OK)

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[2]5次元の場合,

 [r1,r2]’は直交行列であって

  r11r21+r12r22+r13r23+r14r24+r15r25=0→(OK)

この方程式を解いて(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に移った.

 すなわち,直交条件だけを仮定することによって,解くことができた.→(OK)

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[3]6次元の場合,

 [r1,r2]’は直交行列であって

  r11r21+r12r22+r13r23+r14r24+r15r25=0

この方程式を解いて(x3,y3)を求めたが,(x3,y3)の値に関わらず,

  r11r21+r12r22+r13r23+r14r24+r15r25=0

が成り立っていることがわかった.

 そこで,|r1|=|r2|,すなわち,

  r11^2+r12^2+r13^2+r14^2+r15^2+r16^2=r21^2+r22^2+r23^2+r24^2+r25^2+r26^2

となる(x3,y3)を求めたところ,唯一解とはならず,2通りの解が得られた.

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