■アルキメデスと積分法(その32)
てこの原理(釣り合い)を用いたおもしろい発見を紹介したい.
「今日,8.11三春寺子屋の準備をはじめました.会場の神社算額の中の一問を調べていて,思いつきました.ちょっとした発見でしょうか.図のような位置に重心が来るのは,小円径:大円径=1:τ」 (五輪 教一)
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[1]左図において,大円の半径を1,小円の半径をr(0<r<1/2)とおく.
小円の中心は(r−1,0)
くり抜かれたあとに残る月形の重心を(x,0)として,釣り合いの問題に帰着させると
r^2(1−r)=(1−r^2)x
r^2=(1+r)x
x=r^2/(1+r)
[2]右図において(1/2<r<1)
x=2r−1
[3]r^2=(1+r)xに代入すると
r^2=(1+r)(2r−1)=2r^2+r−1
r^2+r−1=0
r=(−1+√5)/2→小円径:大円径=r:1=1:τ
なお,
x=r^2/(1+r)=1/τ^3
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