■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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