■円の多角形化
円周率の近似計算は円に対して内側と外側からそれぞれ内接する多角形を用いますが,周長と面積を使う場合で多少事情が異なります.
一般に,凸n角形の面積S,周長L,内接円の半径r,外接円の半径Rの間には,次の不等式が成り立ちます.
2nrtan(π/n)≦L≦2nRsin(π/n)
nr^2tan(π/n)≦S≦1/2nR^2sin(2π/n)
R/r=sec(π/n)
これを円周率をメインにして書くと,それぞれ
nsin(π/n)≦π≦ntan(π/n)
nsin(π/n)cos(π/n)≦π≦ntan(π/n)/cos(π/n)
となって,周長を使った方が近似度が高くなることがわかります.
また,アルキメデスはn=4ではなくn=6から始めていますが,ここでもアルキメデスは失敗しなかったというわけです.
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【1】周長の場合
[1]三角形
3√3/2<π<3√3
[2]正方形
2√2<π<4
[3]正六角形
3<π<2√3
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【2】面積の場合
[1]三角形
9/4<π<6
[2]正方形
2<π<4√2
[3]正六角形
3√3/2<π<4
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