■ピザの問題(その9)
ピザを均等に3人で分けるにはピザ分割定理が使えるのであるが、永遠に4等分していき、それを集めると3等分になる、すなわち、初項1/4,公比1/4の無限等比級数という方法も使えます。
S=(1/2)^2+(1/2)^4+(1/2)^6+・・・+(1/2)^2n+・・・
=1/4+1/16+1/64+・・・=(1/4)/(1-1/4)=1/3
ピザ分割定理も図や短い数式で証明することができる(言葉なしの証明:proof without words)のですが、このほうがより直観的にお判りいただけるかと思います。
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[Q]1/4+1/16+1/64+・・・=1/3を四角いピザを使って証明せよ
[A]1辺の長さ1の正方形のピザを考える.それを4つの等しいピースに切り分けて,3つを縦に並べる.残った1ピースを4等分してその3つを同じように縦に並べる.これを永遠に続けると3つの同じ列が得られる.各列の面積和は1/4+1/16+1/64+・・・,面積全体は1であるから,各列の面積和は1/3.
つまり、1辺が1の正方形の各辺の中点を結んで4等分し、右上の正方形の中点を結んで4等分するという操作を繰り返すと
1=3(1/2)^2+3(1/2)^4+3(1/2)^6+・・・3(1/2)^2n+・・・=3S
正三角形を4等分し続けていっても同様の説明をすることができます。
しかし,証明はまだ終わらない.ピサを食べ終われば証明が完結するのである.
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