■シャボン玉の科学(その74)
(十分に)縦長の正三角柱(1辺の長さa,高さh)の枠に,石けん膜を張る.中心に現れる交線の長さをxとする.
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四面体の高さHは,H=(h−x)/2
二等辺三角形の高さは,
{(a√3/6)^2+H^2}^1/2
であるから,二等辺三角形6枚の面積は,
3a{(a√3/6)^2+H^2}^1/2
=3a{a^2/12+(h−x)^2/4}^1/2
=a√3/2{a^2+3(h−x)^2}^1/2
等脚台形3枚の面積は
3/2・(x+h)・a√3/3
=a√3/2・(x+h)
S=a√3/2・{(x+h)+{a^2+3(h−x)^2}^1/2}
S’=0→1−3(h−x)/{a^2+3(h−x)^2}^1/2=0
{a^2+3(h−x)^2}^1/2=3(h−x)
a^2+3(h−x)^2=9(h−x)^2
x=h−a/√6
このとき,
S=a√3/2・{(x+h)+3(h−x)}
=a√3/2・{4h−2h+2a/√6}
=ah√3+a^2/√2<(三角柱表面積3ah+a^2√3/2)
[参]矢崎成俊「実験数学読本」日本評論社
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