■シャボン玉の科学(その54)
(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.
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