■プラトーの極小曲面法則(その5)

 (十分に)扁平な正三角柱(1辺の長さa,高さh)の枠に,石けん膜と張る.中心に現れる正三角形の1辺の長さをxとする.

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 上面からみたときの帯の幅をdとすると,

  3d+x√3/2=a√3/2

  d=(a−x)/2√3

 等脚台形の高さは,

  H={d^2+(h/2)^2}^1/2

であるから,等脚台形6枚の面積は,

  3(a+x){(a−x)^2/12+(h/2)^2}^1/2

=√3/2・(a+x){(a−x)^2+3h^2}^1/2

 正三角形1枚の面積はx^2√3/4=x^2/2・√3/2

  S=√3/2{x^2/2+(a+x){(a−x)^2+3h^2}^1/2}}

  S’=0→x+{(a−x)^2+3h^2}^1/2−(a+x)(a−x)/{(a−x)^2+3h^2}^1/2=0

  x{(a−x)^2+3h^2}^1/2+{(a−x)^2+3h^2}−a^2+x^2=0

  x{(a−x)^2+3h^2}^1/2−2ax+2x^2+3h^2=0

  x{(a−x)^2+3h^2}^1/2=−2x^2+2ax−3h^2

  x^2{(a−x)^2+3h^2}=4x^4+4a^2x^2+9h^4−8ax^3−12ah^2x+12h^2x^2

  x^4−2ax^3+(a^2+3h^2)x^2=4x^4+4a^2x^2+9h^4−8ax^3−12ah^2x+12h^2x^2

  3x^4−6ax^3+(3a^2+9h^2)x^2−12ah^2x+9h^4=0

  x^4−2ax^3+(a^2+3h^2)x^2−4ah^2x+3h^4=0

4次方程式となった.次回の宿題としたい.

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