■主従逆転型ハイポサイクロイド(その67)
2n+1個の尖点をもつ星状領域の面積Snが掛谷定数:(5−2√2)π/24に収束することを示します。
Sn→(5−2√2)π/24<π/11
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【1】星状領域の面積
ベシコビッチの論文がでた1927年以降も,単連結となる最小の星状領域はデルトイド(面積:π/8)であると信じられていました.ところが,これらより面積が小さい図形が考えだされました.
デルトイドが3個の尖点をもっていることに着目すると,5個の尖点,7個の尖点,・・・をもつ図形を考えることができるのです.たとえば,2n+1個の尖点と円弧をもち,図形全体が内接している円に直交している星状領域(面積:Sn)を考えます.
θ=π/(2n+1)として,中心が(r,d)の半径dの円弧では
d=r(1+cosθ)/sinθ
と計算され,そして,半径rの円の直径上に長さ1の線分がおけるものとすると,
√(x^2+y^2)=1−r
ですから
x=(1−r)cosθ
y=(1−r)sinθ
S1=1/2r^2tanθ−1/2r^2θ
S2=1/2(r−x)(d−rtanθ)
S3=1/2d^2arctan(r−x)/(d−y)−S1−S2
として星状領域の面積は
Sn=πr^2−2(2n+1)S3
ここで,rは2次方程式
(4+4cosθ)r^2−(4+4cosθ)r+1=0
の大きな方の実根として求められます.
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