■コンウェイのソファ問題(その18)

  [参]イアン・スチュアート「おもしろ数学入門」日経サイエンス社

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【1】大きなソファ問題(コンウェイのソファ問題)

[Q]直角に曲がる廊下(幅を1とする)を通って居間まで運び込める最大のソファーの形は?

[A]辺の長さ1の正方形(面積1)ではない.廊下の角に沿って回転させることができればもっと大きなものを通すことができる.とはいっても,長方形では改良にならない.

[1]ハマースレー型ソファ(1×Lの長方形の両端に半径1の四分円をつけ加え,直径Lの半円を削り取った形)

  S=2(L/2)−π/2(L/2)^2+π/2を最大とするLは

  L=4/π

  面積はπ/2+2/π=2,2074

となる.しかし,このソファは最大ではない.

[2]ガーバー型ソファ(半円の端を少し削れば,四分円のところを削った以上に膨らませることができる).

 直線,円弧,円のインボリュート,そのインボリュートからなる区分的組み合わせで,面積は2.2195,すなわち,ハマースレー型ソファを0.5%改善している.

 ガーバー型ソファは局所的に最適であって,現在知られている最大のソファである.最大であると信じられているが,証明はされていない.本当に最大であるかどうかは未解決なのである.

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【2】大きなソファ問題の変種

[Q]クランク型の2つの角を曲がることのできる最大のピアノの形は?

[Q]T型の角で方向転換できる最大の車の形は?

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