■球帽の周長と面積(その3)

 半径1の半球を底面と平行な平面y=aで切って,体積を2等分するにはどこで切ればよいか−−−「まんじゅう等分問題」を解いてみよう.

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 y=f(x)>0のグラフをx軸を中心に回転させてできる回転体の体積は

  V[y]=π∫y^2dx

で与えられる.y=(1-x^2)^(1/2)とおくと

  V[y]=π∫(1-x^2)dx

したがって,

  π∫(0,a)(1-x^2)dx=π(3a-a^3)/3

が球全体の1/4になればよい.

  π∫(0,a)(1-x^2)dx=π(3a-a^3)/3=π/3

  a^3-3a+1=0

  a=0.3472963553=2cos10

 次に,半球の表面積を2等分するにはどこで切ればよいかの解も求めておこう.y=f(x)>0のグラフをx軸を中心に回転させてできる曲面の面積は

 S[y]=2π∫y(1+(y')^2)^1/2dx

で与えられるから,y=(1-x^2)^(1/2)とおくと

  S[y]=2π∫(0,a)dx=2πa=0.5/2・4π

より

  a=0.5=sin30

と求められる.

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