■サマーヴィルの等面四面体(その842)

 グラミアンを使うと行列式の次元が上がってしまうので,ペンタグラムなどの簡単な幾何学的性質を用いて,(その839)の3次元,5次元版を考えてみたい.

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 たとえば,3次元正4面体では,体積は定数係数を除いて,行列式

  |1 x y|

  |x 1 x|=1+2x^2y−y^2−2x^2

  |y x 1|

で与えられる.x=−cosθ

 正四面体が2次元に退化する条件は

2x^2(y−1)−(y^2−1)=0

(y−1)(2x^2−y−1)=0

1+2x+y=0,y=−1−2xと連立させて解くと,

−4x(x+1)^2=0,

(x,y)=(0,−1),(−1,1)

θ=π/2,0

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 5次元正単体の場合,

  |1 x y z y|

  |x 1 x y z|

  |y x 1 x y|

  |z y x 1 x|

  |y z y x 1|

1+2x+2y+z=0

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 したがって,体積0の場合を考えるには,正n角形に対角線をいれた図形を考えればよい.

[1]四面体

  AB=BC=CD=1

  AC=BD=√2

  AD=1

[2]5胞体

  AB=BC=CD=DE=1

  AC=BD=CE=τ

  AD=BE=τ

  AE=1

[3]5次元単体

  AB=BC=CD=DE=EF=1

  AC=BD=CE=DF=√3

  AD=BE=CF=2

  AE=BF=√3

  AF=1

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