■和算と紋様(その21)

 U嬢への返歌として,このシリーズの主役たちについてまとめておきたい.

  大円(半径R),小円(半径r),弦(長さL)

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[Q1]Lとrが所与のとき,Rを求めよ.

[A1]ピタゴラスの定理より,

  R^2=(L/2)2+(R−2r)^2

  4Rr=L^2/4+4r^2

  R=L^2/16r+r

[Q2]Q1の図形を縦軸を中心として回転させたときに,弦より上にできる回転体の体積は?

[A2]省略

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[Q3]蛇の目模様において,同心円の間にある面積Sと小円の半径rが所与のとき,中円の半径Mを求めよ.

[A2]π(R^2−M^2)=S,R−M=2rより

  π((M+2r)^2−M^2)=S→π(4Mr+4r^2)=S

あるいは

  R+M=S/π(R−M)=S/2πr

  M=S/4πr−r

[Q4]同心球の間にある体積Vと小球の半径rが所与のとき,中球の半径Mを求めよ.

[A4]4π/3(R^3−M^3)=V,R−M=2rより

  4π/3((M+2r)^3−M^3)=4π/3(6M^2r+12Mr^2+8r^3)=V

 Mに関する2次方程式

  6M^2r+12Mr^2+8r^3=3V/4π

を解くことになる.以下,省略.

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