■サマーヴィルの等面四面体(その722)

 4次元正単体の5頂点

v1(+1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40)

v2(−1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40)

v3(   0,+2/√12,−1/√24,−1/√40)

v4(   0,     0,+3/√24,−1/√40)

v5(   0,     0,     0,+4/√40)

を回転した結果をx軸方向に−sだけシフトすると

P0(1,0)

P1(x1,y1)

P2(x2,y2)

P3(x2,−y2)

P4(x1,−y1)

x1=cos(ξ),y1=sin(ξ)

x2=cos(2ξ),y2=sin(2ξ)

cosξ=−1/4,sinξ=(√15)/4

x1=cosξ=−1/4,y1=sinξ=(√15)/4

x2=cos2ξ=2・1/16−1=−7/8

y2=sin2ξ=−2・1/4・(√15)/4=−(√15)/8

に一致すると仮定する.

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 x=(x1,x1,x2,x2)

 y=(y1,−y1,y2,−y2)

 xs=(x1+s,x1+s,x2+s,x2+s)

とおく.

 v1〜v5を縦ベクトルとする.

v1[+1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40]’

v2[−1/2,−1/√12,−1/√24,−1/√40]’

v3[   0,+2/√12,−1/√24,−1/√40]’

v4[   0,     0,+3/√24,−1/√40]’

v5[   0,     0,     0,+4/√40]’

4×4行列v=[v1,v2,v3,v4]の逆行列u=v^-1と

2×4行列[x1+s,x1+s,x2+s,x2+s]

     [y1,   −y1,  y2, −y2]

との積の2×4行列を

r=[r11,r12,r13,r14]

  [r21,r22,r23,r24]

とする.

r1 =[r11]=[sumu1s+x・u1]

   [r12] [sumu2s+x・u2]

   [r13] [sumu3s+x・u3]

   [r14] [sumu4s+x・u4]

|r1|^2=(Σsumui^2)s^2+2(Σsumui(x・ui))s+(Σ(x・ui)^2)

また,|r2|^2=Σ(y・ui)^2

|r1|^2=|r2|^2となるsは,2次方程式

(Σsumui^2)s^2+2(Σsumui(x・ui))s+(Σ(x・ui)^2−Σ(y・ui)^2)=0

の解である.

 s=0.875,0.25の2解とも直交行列の条件

  r11r21+r12r22+r13r23+r14r24=0

  r11^2+r12^2+r13^2+r14^2=r21^2+r22^2+r23^2+r24^2

を満たしている.

 しかし,

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

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

(x3,y3)が(1,0)となるのはs=0.25の場合であった.

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