■トーラスの計量(その25)

 放物線や指数曲線より下の領域の面積を求めるのは簡単である.

 サイクロイドは直線に沿って円が転がるとき,円周上に固定された点が描く軌跡である.その面積を求めることは放物線や指数曲線よりも難しいが,円の面積の3倍であることはよく知られている.したがって,サイクロイドを囲む長方形領域の面積は円の面積の4倍である(2πr×2r=4πr^2)

 これらを積分を使わずに図式的に証明したのが,

  [参]アポストル,マミコン「ひらめきの幾何学」共立出版

である.円が回転しているどの時点でもこの3倍という比が保たれるのである.

 さらに,半径rの円が半径Rの固定円に沿って回転するとき,外転サイクロイドでは3+2r/R倍,内転サイクロイドでは3−2r/R倍となる.したがって,両者の和は円の面積の6倍である.

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