■三角形公式集(その54)
[Q]1辺の長さが正方形の4頂点を中心として,各々4分円を描く.中央の丸い四角形の面積は?
という問題がどうしても解けなかった記憶がある.
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[1]中央の丸い四角形の面積:S1
[2]それに辺で接する太った三角形の面積:S2
[3]正方形の辺を底辺とするやせた三角形の面積:S3
とすると,
S1+4S2+4S3=1
S1+3S2+2S3=π/4
このほかに
S1+2S2=π/2−1
S2+2S3=1−π/4
などもすぐわかるが,これらは前2式から誘導されるものであって,どうして模式がひとつ足りない.
時間はかかるが,最後には自力で,中央の丸い四角形の弓形部分の面積を求めてみることを試みる.
弧(半径1)の両端を対蹠する正方形の頂点と結べば頂角30°になることから,弓形部分の面積は
(π−12/4)/12=π/12−1/4
また,正方形部分の体積は,ピタゴラスの定理より2−√3と計算されるので,中央の丸い四角形の面積は
S1=2−√3+4(π/12−1/4)=π/3+1−√3
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