■球に正多面体の手錠をかける(その1)

[1]プラトン立体は外接球,中接球,内接球をもつ.

[2]アルキメデス立体は外接球,中接球をもつが,内接球はもたない.

[3]カタラン立体は内接球をもつが,外接球,中接球はもたない.

 このことは,正多面体の対称性の高さを物語っている.ところで,球に正四面体の手錠をかけるとは,正四面体の6辺がすべて半径1の球に接している状態のことである.

 このとき

[Q1]正四面体の1辺の長さは?

[Q2]正四面体の外側で球の内側の体積は?

[A1]球に外接し,かつ,正四面体に外接する立方体(1辺の長さ2)を考える.立方体の4頂点をひとつおきにつなぐと正四面体ができるから,正四面体の1辺の長さは2√2となる.

[A2]立方体の重心(1,1,1),正四面体の正三角形面の重心(2/3,2/3,2/3),その距離は1/√3である.

 半径1の円の1/√3≦x≦1の部分をx軸の周りに回転させてできる図形4個分の体積は

  4π∫(1−x^2)dx=(8/3−32√3/27)π

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