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有限コーン

有限コーン

定義1

vvRn\mathbb{R}^nの単位ベクトル2としよう。ゼロでない各xRnx\in \mathbb{R}^nに対して、(x,v)\angle(x,v)を二つのベクトルv,xv,x間の角度としよう。それで、与えられたvvρ>0\rho \gt 00<κπ0 \lt \kappa \le \piに対して、集合CC高さがρ\rho、軸の方向がvv、開口角がκ\kappaで原点が頂点の有限コーンa finite cone of height ρ\rho, axis direction vv and aperture angle κ\kappa with vertex at the originと呼ぶ。 C={xRn    x=0 or 0<xρ, (x,v)κ/2} C= \left\{ x \in \mathbb{R}^n \ \ \big| \ \ x=0\ \mathrm{or}\ 0<|x|\le \rho,\ \angle (x,v)\le \kappa/2 \right\}

x+C={x+y    yC}x+C=\left\{ x+y\ \ \big| \ \ y\in C \right\}はコーンCCを平行移動したもので、頂点が原点からxxに変わったものだ。

説明

コーンは幾何学で「円錐」と訳されることもあるが、実際の3D形状は円錐ではない。だから、「コーン」とそのまま読む方が良い。2Dでは、コーンは扇形になる。

簡単に言うと、コーンはある点(下図でのxx)を基準に、そこから伸びる直線を角度とサイズという条件が付いて集めたものだ。直線を集めると考えるのが線分条件弱いコーン条件などと関連付けて考えると当然だ。与えられたドメインが十分に良くない時に使われる。例えば、ある点を中心とするオープンボールを取れない場合でも、その点を頂点とする有限コーンは存在できる。nn次元の有限コーンはnn次元ボールの一部だからだ。

12.PNG

3次元のコーンは上の図のように見える。円錐に似ているが、円錐ではない。具体的には、コーンアイスのように見える。上の図はxxが視点であり、ベクトルvvを基準に角度差がκ/2\kappa/2以下で、サイズがρ\rho以下の全てのベクトルを集めたものだ。

13.PNG

2次元の場合は、扇形のようだ。


  1. Robert A. Adams and John J. F. Foutnier, Sobolev Space (2nd Edition, 2003), p81-82 ↩︎

  2. vはゼロでない任意のベクトルである。大きさは重要でないのでvの方向だけが重要であることを強調するため、単位ベクトルとした。 ↩︎