【高校数学Ⅰ】「正弦定理と外接円」(例題編) | 映像授業のTry It (トライイット) / 天空 の 城 ラピュタ 配信
研究者 J-GLOBAL ID:200901043357568144 更新日: 2021年06月23日 モリツグ シユウイチ | Moritsugu Shuichi 所属機関・部署: 職名: 教授 研究分野 (1件): 情報学基礎論 競争的資金等の研究課題 (1件): 数式処理のアルゴリズム 論文 (59件): 森継, 修一. 円内接七・八角形の「面積×半径」公式の計算について. 京都大学数理解析研究所講究録. 2021. 2185. 94-103 森継, 修一. 円内接八角形の外接円半径公式の計算結果について. 2019. 2138. 164-170 Moritsugu, Shuichi. Completing the Computation of the Explicit Formula for the Circumradius of Cyclic Octagons. 日本数式処理学会誌. 25. 2. 2-11 森継, 修一. 円内接多角形の外接円半径公式の計算と解析. 数理解析研究所講究録. 2104. 111-121 Moritsugu, Shuichi. Computation and Analysis of Explicit Formulae for the Circumradius of Cyclic Polygons. 外接 円 の 半径 公式サ. Communications of JSSAC. 2018. 3.
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13262861… P(24)=3. 15965994… p(48)=3. 13935020… P(48)=3. 14608621… p(96)=3. 14103195… P(96)=3. 14271460… であるので、アルキメデスが求めたとよく言われている、 が示された。 (参考:上式は漸化式として簡単にパソコンでプログラムできる。参考に正6291456(6*2^20)角形で計算すると、p(6291456)= 3. 1415926535896…、P(6291456)= 3. 1415926535900…と小数点以下10桁まで確定する) アルキメデスの時代にはまだ小数表記が使えなかったため、計算は全て分数で行われた(だから結果も小数でなく分数になっている)。平方根の計算も分数近似に依っていたので、計算は極めて大変だったはずだ。 三角関数の使用について 最初に「πを求める方法が指定されていない問題の場合、もし三角関数の半角公式を使うのなら、内接(外接)多角形を持ち出す必要はない」と述べた。誤解されないように強調しておくが、三角関数を使うなと言っているわけではない。上記の円に内接(外接)する辺や周囲の長さを求めるのに初等幾何の方法を使ったが、三角関数を使う方が分かりやすかったら使えば良い。分数を使うのが大変だったら小数を使えば良いのと同じことだ。言いたいのは、 三角関数を使うならもっと巧く使え ということだ。以下のような例題を考えてみよう。 例題)円周率πが、3. 05<π<3. 正四角錐の外接球 - 数学カフェjr.. 25であることを証明せよ。 三角関数を使えないのなら、上記の円に内接(外接)する辺や周囲の長さを求める方法で解いても良いだろう。しかし、そこで三角関数の半角公式等が使えるのなら、最初から、 として、 よりいきなり半角の公式を使えば良い。 もしろん、これは内接・外接正6角形の辺の長さの計算と計算自体は等しい。しかし、円や多角形を持ち出す必要はなくなる。三角関数を導入するときは三角形や単位円が必要となるが、微積分まで進んだときには図形から離れた1つの「関数」として、その性質だけを使って良いわけだ。 (2021. 6. 20)
280662313909…より、円周率πの近似値として3. 140331156…を得る。 外接正多角形の辺の長さを求める 半径1の円Oに内接する正n角形の辺の長さをaとしたとき、同じ円に外接する正n角形の辺の長さbを求める。 AB=a, CD=b である。 これで、外接多角形の辺も計算できるようになった。先ほどの内接正64角形の辺の長さa(64)より、外接正64角形の辺の長さb(64)を求めると、 となり、これを64倍すると6. 288236770491…より、円周率πの近似値として3. 144118385…を得る。 まとめると、 で、 円周率πが3. 14…であることが示された 。 アルキメデスの方法 教科書等には同様の方法でアルキメデスが正96角形を使ってπ=3. 外接 円 の 半径 公式ブ. 14…を求めたと書いてある。これを確かめてみよう。 96=6×16(2の4乗)なので、アルキメデスは正6角形から始めたことが分かる。上記の方法でも同じように求められるが、アルキメデスは上記の式をさらに変形し、内接正多角形と外接正多角形の辺の長さを同時に求める「巧妙な」方法を使ったといわれている。以下のようである。 円に内接する正n角形の周囲の長さをp、外接する正n角形の周囲の長さをPとし、正2n角形の周囲の長さをそれぞれp'、P'とする。そのとき、 が成り立つ。 実際に計算してみれば分かるが、先ほどの内接正多角形の辺だけを求めておいて、後から外接正多角形の辺を求める方法に比べて、楽にはならない(「巧妙」ではあるが)。この式の優れている点は、P'がpとPの調和平均、p'はpとP'の幾何平均になることを示したところにある。古代ギリシャでは、現在良く知られている算術平均、幾何平均、調和平均の他にさらに7つの平均が定義されており、平均の概念は重要な物であった。 余計な蘊蓄は置いておいて、この式で実際に計算してみよう。内接正n角形の周囲の長さをp(n)、外接正n角形の周囲の長さをP(n)とする。正6角形からスタートすると、p(6)=3は明らかだが、P(6)は上記の「 外接正多角形の辺の長さを求める 」から求める必要があり、これは 2/√3=2√3/3(=3. 4641016…)。以下は次々に求められる。 p(6)=3 P(6)=3. 46410161… p(12)=3. 10582854… P(12)=3. 21539030… p(24)=3.
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