■円の三角形化
ここでは,円と等積な正三角形を作図することを考えてみます.半径1の円の面積はπ,1辺の長さxの正三角形の面積は√3/2x^2ですから,2次方程式:√3/2x^2−π=0に帰着され,この問題も作図不能です.
それではn次元単体とn次元超球ではどうでしょうか? 三角形の面積は底辺かける高さ割る2であるが,三角錐になると底面積かける高さ割る3,四次元の三角錐なら底体積かける高さ割る4,五次元なら底四次元面積かける高さ割る5・・・.すなわち,正単体の体積を求めるにあたって問題となるのはその高さなのですが,高さを求めるために,n次元正単体の頂点の座標を
(1,0,・・・,0)
(0,1,・・・,0)
・・・・・・・・・・・
(0,0,・・・,1)
(x,x,・・・,x)
とします(稜の長さが√2の正単体).
これらの座標が与えられたとき,底面
(1,0,・・・,0)
(0,1,・・・,0)
・・・・・・・・・・・
(0,0,・・・,1)
の重心は
(1/n,1/n,・・・,1/n)
ですから,頂点
(x,x,・・・,x)
との距離(高さ)Hnは,
Hn=√(1+1/n)
で与えられることになります.
したがって,漸化式
Vn=Vn-1×Hn/n
より,
Vn=√(1+n)/n!
を得ることができるのです.
V2=√3/2,V3=1/3,・・・
となりますが,V2,V3はピタゴラスの定理を使えば中高生でも簡単に確かめることができるでしょう.
したがって,n次方程式:√(1+n)/n!x^n=π^(n/2)/Γ(n/2+1)に帰着されるだけで,事情は2次元の円積問題と変わりません.
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