■超越数とその仲間たち(その97)
ラマヌジャンによるものとしては
(9^2+19^2/22)^1/4=π
63(17+15√5)/25(7+15√5)=π
などがある.
前者は連分数のようにも見えるが,
π^4=[97:2,2,3,1,16539,・・・]
π^4〜97+9/22=9^2+19^2/22
となって,それが裏付けられる.
2π√2=99^2/1103
も連分数によるものである可能性が高いが,何らかの幾何学的な考察によっているようにも見える.
もし幾何学的なものならば,ファウルハーバーの定理だろうか?
各辺(a,b,c)と空間対角線dの直方体では
a^2+b^2+c^2=d^2
が成り立つが,ファウルハーバーは直角三角形の辺の長さの2乗を,直角三角錐の面の面積の2乗に拡張した.ピタゴラスの定理の3次元版である.
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【1】ファウルハーバーの定理(四平方の定理)
辺(p,q,r)が1点において直交する四面体において,3つの面の面積をa,b,c,斜面の面積をdとすると
(△ABC)^2=(△OAB)^2+(△OBC)^2+(△OCA)
a^2+b^2+c^2=d^2
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【2】ファウルハーバーの定理の証明
斜面の方程式は
x/p+y/q+z/r=1
したがって,原点(0,0,0)から斜面までの距離は
1/(1/p^2+1/q^2+1/r^2)^1/2
四面体の体積をVとすると
3V=d/(1/p^2+1/q^2+1/r^2)^1/2=ap=bq=cr=pqr
d^2=(pqr)^2・(1/p^2+1/q^2+1/r^2)
=(qr)^2+(rp)^2+)pq)^2
=a^2+b^2+c^2
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【3】ファウルハーバーの定理の空間内の任意の平面図形への一般化
Sの正射影の面積をそれぞれSx,Sy,Szとすると
Sx^2+Sy^2+Sz^2=S^2
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【4】ファウルハーバーの定理の任意の次元nへの一般化
n+1個のファセットをもつn次元直角錐体において,n個のファセットのn−1次元体積の2乗和は,斜ファセットの体積の2乗に等しい.
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