■はなまるの幾何学(その19)

 定円の内側を転がるn尖点ハイポサイクロイドと外側を転がるn尖点エピサイクロイドで囲まれた図形を考える.このとき,動円の半径を1とすると,n尖点エピサイクロイドとn尖点ハイポサイクロイドの間の鉢形曲線については

  L=(8(n+1)+8(n−1))/n=16

  S=((n+1)(n+2)−(n−1)(n−2))/nπ=6π

が成り立つ.

 それでは,おまけ(自転・公転問題)の問題である.

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(Q)円周mの大円がある.この円に内接しながら円周1の小円が転がるとき,1周するまでに小円は何回転するか? また,外接しながら転がるときは何回転するか?

(A)論より証拠,実際にやってみるとそれぞれm−1回転,m+1回転する.もちろん円周の内側と外側で長さが違うわけではない.パップス・ギュルダンの定理をもちだすまでもなく,この問題のポイントは,小円が自転しながら同時に1公転していることにある.また,大円は任意の閉曲線としても構わない.

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