■四角形の面積(その8)

[Q]半径√2/2の円の半円弧の中点を中心として,直径を両端とする半径1の弧を描く.60°ごとに同様の弧を描くと6弁の花模様になる.中央の丸い六角形の面積は?

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 この場合も,中央の丸い六角形の弓形部分の面積を求めてみることを試みる.

 六角形部分の1辺の長さをsとすると,ピタゴラスの定理より

  (s/2)^2+(s√3/2+√2/2)^2=1

  s^2+s√6/2=1/2

  s=(√14−√6)/4

 1辺の長さsの正六角形の面積は

  6・√3/4・s^2

 弓形部分の面積は,半径1の円の弧長sに対応する.その中心角をθとすると,

  sinθ/2=s/2

→θ=2arcsin(s/2)=arccos(1−s^2/2)

として

  θ−1/2・s・cosθ/2

  cosθ/2=√(4−s^2)/2

で与えられる.

 以上より,求める解は

  s=(√14−√6)/4

  θ−1/2・s・cosθ/2=arccos(1−s^2/2)−1/4・s・√(4−s^2)

として,

  6・√3/4・s^2+6(θ−1/2・s・cosθ/2)

になる.正方形のときのように簡潔にはならないようだ.

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