■五芒星と掛谷の問題(その36)
n芒星、m/n角形、m=(n-1)/2を描くために最初に用いた方法は
ポンスレーの定理から
大円R, 小円r, R=rsec(mπ/n)
であった。R=1とするとr=cos(mπ/n)
このとき小円の外接円の半径は
r=cos(mπ/n)/cos(π/n)
で与えられる。
検してみたい・・・
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R=1のとき、rは直線y=sin(2mπ/n)/{cos(2mπ/n)-1}・(x-1)と原点(0,0)との距離で与えられる。
y=sin(2mπ/n)/{-2(sin(mπ/n)^2}・(x-1)
-tan(mπ/n)・y=(x-1)
r=1/{1+(tan(mπ/n))^2}^1/2=cos(mπ/n)
R=rsec(mπ/n)は正しいと思われる。
すると外接円の半径はcos(mπ/n)/cos(π/n)でよさそうである。
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これでよしと思ったのだが、得られたrはやや小さい値であった。
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n=5のときはよいのだが、n=7のときはさらに外側に7点ができる。
きちんと図を描いてみないとわからないが、この7点が求めたい点であった。
r=cos(mπ/n)/cos(π/n)はNGで、面積については再考する必要がありそうである。
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結局、面積はrのみによって決まり、n→∞では
S/L^2→rπ/(1+r)^2
したがって、
S/L^2<π/8→r(1+r)^2=1/8→r=1/6
S/L^2<π/12→r(1+r)^2=1/12→r=1/8とすればよいことがわかった。
しかし、パソコンが壊れたのでこれを確認できない
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数値計算は電卓でも可能ななで結果のみ示すと
r=1/6
n=3: 0.318123
n=5: 0.359868
n=7: 0.3719
n=9: 0.37692
n=11: 0.379476
n=13: 0.380951
n=21: 0.383251
n=41: 0.384308
n=61: 0.384515
n=81: 0.384588
n=101: 0.384623
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r=1/10
n=3: 0.214719
n=5: 0.242886
n=7: 0.251007
n=9: 0.254395
n=11: 0.25612
n=13: 0.257116
n=21: 0.258668
n=41: 0.259382
n=61: 0.259521
n=81: 0.25957
n=101: 0.259594
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