■書ききれなかった微分積分の話(その1)

 連休を利用して,家族とともに京都の美術館や雑貨屋さん巡り.先週は京都大学で研究会があり,その束の間の家族孝行であった.昨夕帰仙.

 特別講演「木工多面体の数理」の企画自体は満足してもらえたものと思う.日本は折り紙最先端国であり,折り紙は日本の伝統的お家芸であるから,折り紙についてはしばしば企画されるが,木工多面体についてはおそらく初めてであるからだ.

 座長の阿原一志先生(明治大学)への感謝を込めて,

  [参]阿原一志「考える微分積分」数学書房

より,これまで書ききれなかった微分積分の話を取り上げたい.

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【1】コラム「追跡曲線」の補足

  r=aexpbθ

の動径ベクトルは

  (x,y)=(aexpbθcosθ,aexpbθsinθ)

速度ベクトルは

  (vx,vy)=(aexpbθ(bcosθ−sinθ),aexpbθ(bsinθ+cosθ)

である.

 ここで,動径ベクトルと速度ベクトルのなす角は

  cosφ=b/(b^2+1)^1/2

であるから,φはθによらず一定である.

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【2】コラム「曲線等分問題」の補足

[1]カージオイドの全長

  r=1+cosθ

  r’=−sinθ

  r^2+(r’)^2=(2cosθ/2)^2

  L=2∫(0,π)(r^2+(r’)^2)^2dθ=8

[2]カージオイドの囲む面積

  S=1/2∫(0,2π)r^2dθ=3π/2

[3]レムニスケートの囲む面積

  r^2=a^2cos2θ

  S=2/2∫(-π/4,π/4)r^2dθ=a^2

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[Q1]2つの円柱が直交しているときの共通部分(太った正八面体)の体積を求めよ.

[A1]16/3

[Q2]3次元アステロイドの体積を求めよ.

  |x|^2/3+|y|^2/3+|z|^2/3≦|

[A2]4/35π

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