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662,864

䞍等匏の衚す面積

kを実数ずしxy平面で連立䞍等匏
(y-k*x-1)*(y-(k+6)*x-1)≩0
y≧x^2
の衚す領域の面積S(k)を求めお䞋さい。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

k=t-3ずおいお地道に蚈算したら3(t^2+5)になったので
倚分3(k^2+6k+14)になるのだずは思いたすが、
こういう綺麗な結果になるずいうこずは
うたい蚈算方法があるのでしょうね。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

y=x^2 ず y=kx+1 の亀点を (a,a^2), (b,b^2) (a<b) ずしたす。
y=x^2 ず y=(k+6)x+1 の亀点を (c,c^2), (d,d^2) (c<d) ずしたす。

するず、明らかに a<c<b<d なので、1/6公匏ず倖積を甚いるず、求める面積は
S = (1/6)(c-a)^3 + (1/2){a(c^2-1)-c(a^2-1)} + (1/2){b(d^2-1)-d(b^2-1)} + (1/6)(d-b)^3
= (1/6)(c^3+d^3) + (1/2)(c+d) - (1/6)(a^3+b^3) - (1/2)(a+b)
= (1/6)(c+d)^3 + (1/2)(c+d)(1-cd) - (1/6)(a+b)^3 -(1/2)(a+b)(1-ab)
= (1/6)(k+6)^3 + (k+6) - (1/6)k^3 - k
= 3k^2 + 18k + 42

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

y=x^2ず
y=mx+1
の亀点をP(p,mp+1),Q(q,mq+1) (p>q)
E(0,1)ずおく。
mを極僅かだけ倉化させた埮小量⊿mに察し
y=x^2,y=mx+1,y=(m+⊿m)x+1
ずで囲たれる埮小面積⊿Sを△EPM+△EQNで近䌌する。
ただし
M(p,(m+⊿m)p+1),N(q,(m+⊿m)q+1)ずする。

⊿S=1/2*p*⊿m*p+1/2*(-q)*(-⊿m*q)=1/2*(p^2+q^2)*⊿m
ここにp,qは
x^2-mx-1=0の2根より
p^2+q^2=m^2+2
即ち
dS/dm=1/2*(m^2+2)
求める面積S(k)がF(m)=1/6*m^3+mずしお
S(k)=1/2*∫[k,k+6](m^2+2)dm=F(k+6)-F(k)
=1/6*((k+6)^3-k^3)+((k+6)-k)
=3*k^2+18*k+42
=3*(k^2+6*k+14)

あのめんどくさい曲線郚分を含む
y=kx+1,y=x^2の亀点をA(a,ka+1),B(b,kb+1) (a<b)
y=(k+6)x+1,y=x^2の亀点をC(c,(k+6)c+1),D(d,(k+6)d+1) (c<d)
E(0,1)ずし
p=k^2+4,q=(k+6)^2+4ずするず求める郚分の面積は
EAC+EBD
=AC曲線郚+△EAC+BD曲線郚+△EBD
=AC曲線郚+BD曲線郚+△EAC+△EBD
=1/6*((c-a)^3+(d-b)^3)+3*(a*c+b*d)
これより
S(k)=1/6*(((6-(sqrt(q)-sqrt(p))/2)^3+((6+(sqrt(q)-sqrt(p))/2)^3)+
3*((k-sqrt(p))/2*(k+6-sqrt(q))/2+(k+sqrt(p))/2*(k+6+sqrt(q))/2)
r=sqrt(q)-sqrt(q)ず眮くこずで
=1/4*(36+3*r^2)+3/4*(2*k*(k+6)+2*sqrt(p*q))
=1/4*(36+3*(p+q-2*sqrt(p*q)))+3/2*(k*(k+6)+sqrt(p*q))
=9+3/4*(p+q)+3/2*k*(k+6)
=9+3/4*(k^2+4+(k+6)^2+4)+3/2*k*(k+6)
=3*(k^2+6*k+14)

なる蚈算をパスできるこずに感激したした。(途䞭タむプミスがあるかも知れたせん。)
ニュヌトン様様です。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月25日 07:33)

察称数を䜜る

察称数
カプレカ数6174に、觊発されお、数楜しおみたした。
察称数巊右の䞊び順が同じ数 䟋 1441、8712178など
察称数を、䜜るための
操䜜、数を逆転した数ず足す
124334214664 繰り䞊がりが、無ければ自明
5678876514443 繰り䞊がりがあるずき
くりかえすず 144433444148884 察称数になりたす
操䜜、2020のように、末尟0のずきカプレカ数でも
20202022222、 20303022332 のように0を陀いお足す
202112023223、  202772029229
操䜜12だけでも、驚きです。桁数が増え続ける可胜性があり䞍安です。
1桁100、2桁玄80、3桁以䞊、繰り返せば可胜性高い
操䜜3、 足しお偶数なら2で割りたす。
2028820210230 ですが、0230/2=5115  意倖 !!!
技巧的、偶然の気がするかも知れたせん。必然ではありたせん。
圓初は、 察称数である堎合を考えお
7887788715774 15774/2=7887 
同じものを足しお、で割るず元に戻るので自明
操䜜だけだず、前の 157744775163525 6352552536116061 
116061160611276672 遠回り
桁数が、増えるこずも無く、近道です。
末尟ず頭の数が、奇数ず偶数、偶数ず奇数の堎合に和が、
奇数になりたすが、い぀たでも続かない。繰り䞊がりしだいです。
5桁数以䞊では、蚈算の回数が増える傟向にありたすが、
操䜜1だけでも、できるず思いたす。
䟋 12657 →→→→→→ 960069
党お蚈算した、蚳ではないので、4桁で、5回を超える操䜜が必芁な数が、
あれば教えおください。
奜きな、生幎でやるず、盎ぐに、察称数になりたした。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎02月27日 10:19)

巊からでも右からでも同じ䞊びの数は「回文数」ずいいたす。
5回を超えるものは山ほどありたすが、以䞋は䟋です。

6回で終わるもの
1069, 1079, 1159, 1169, 1249, 1259, 1339, 1349, 1429, 1439,
1519, 1529, 1609, 1619, 1699, 1709, 1789, 1799, 1879, 1889,
(以䞋略)

7回で終わるもの
1394, 1484, 1574, 1664, 1754, 1844, 1898, 1934, 1988, 1992,
1994, 1999, 2393, 2483, 2573, 2663, 2753, 2843, 2897, 2933,
(以䞋略)

8回で終わるもの
1993, 1995, 2992, 2994, 3991, 3993, 4990, 4992, 5991, 6990,
8059, 8149, 8239, 8329, 8419, 8509, 8599, 8689, 8779, 8869,
(以䞋略)

9回で終わるもの
1397, 1487, 1577, 1667, 1757, 1847, 1937, 2396, 2486, 2576,
2666, 2756, 2846, 2936, 2999, 3395, 3485, 3575, 3665, 3755,
(以䞋略)

10回で終わるもの
9059, 9149, 9239, 9329, 9419, 9509, 9599, 9689, 9779, 9869, 9959

11回で終わるもの
7069, 7159, 7249, 7339, 7429, 7519, 7609, 7699, 7789, 7879,
7969, 8068, 8158, 8248, 8338, 8428, 8518, 8608, 8698, 8788,
(以䞋略)

12回で終わるもの
2069, 2159, 2249, 2339, 2429, 2519, 2609, 2699, 2789, 2879,
2969, 3068, 3158, 3248, 3338, 3428, 3518, 3608, 3698, 3788,
(以䞋略)

13回で終わるもの
1797, 1887, 1894, 1977, 1984, 2796, 2886, 2893, 2976, 2983,
3795, 3885, 3892, 3975, 3982, 4794, 4884, 4891, 4974, 4981,
(以䞋略)

14回で終わるもの
1991, 2990

15回で終わるもの
1998, 2997, 3996, 4995, 5994, 6079, 6169, 6259, 6349, 6439,
6529, 6619, 6709, 6799, 6889, 6979, 6993, 7078, 7168, 7258,
(以䞋略)

16回で終わるもの
1496, 1586, 1676, 1766, 1856, 1897, 1946, 1987, 2495, 2585,
2675, 2765, 2855, 2896, 2945, 2986, 3494, 3584, 3674, 3764,
(以䞋略)

17回で終わるもの
1792, 1882, 1972, 2791, 2881, 2971, 3790, 3880, 3970

18回で終わるもの
1798, 1888, 1978, 2797, 2887, 2977, 3796, 3886, 3976, 4795,
4885, 4975, 5794, 5884, 5974, 6793, 6883, 6973, 7792, 7882,
(以䞋略)

20回で終わるもの
6999, 7998, 8039, 8129, 8219, 8309, 8399, 8489, 8579, 8669,
8759, 8849, 8939, 8997, 9038, 9128, 9218, 9308, 9398, 9488,
(以䞋略)

21回で終わるもの
1297, 1387, 1477, 1567, 1657, 1747, 1837, 1927, 2296, 2386,
2476, 2566, 2656, 2746, 2836, 2926, 3295, 3385, 3475, 3565,
(以䞋略)

10000回でも終わらないもの
1495, 1497, 1585, 1587, 1675, 1677, 1765, 1767, 1855, 1857,
1945, 1947, 1997, 2494, 2496, 2584, 2586, 2674, 2676, 2764,
(以䞋略)
4桁で10000回でも終わらないものは、数回で
52514,83127,96558,97768,109989
のいずれかになる数です。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

ピラミッド数仮称
12111×11
12321111×111
12343211111×1111
12345432111111×11111
掛け算で぀くれたすが、
䞊の数を、操䜜で䜜るこずを考えおみたした。
任意の数で、できるかは䞍明です。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

10進法なら
111111111×11111111112345678987654321
たでですが、䟋えば11進法にするず、
1111111111×1111111111123456789A987654321
ずなりたすね。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

操䜜123で
1215665
2430034224642偶数なので
1232124642÷2
246400046422468642
12343212468642÷2
5の時は、繰り䞊がるので、難しいが、可胜。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月22日 15:47)

ミケルの六円定理

ミケルの六円定理ずその蚌明が非垞に矎しかったので玹介したいず思ったのですが、
そのためには前提知識である有向角に぀いおの説明が必芁であり
その説明を曞くのが面倒くさかったのでここに曞くのはやめにしたした。

有向角に぀いお既に知っおいる方は↓の蚘事の定理4ず定理7をご芧ください。
https://mathlog.info/articles/PeafPGiUqV14YQ23qSVH

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䞉角圢ず匏

△ABCの内郚に点Pをずる。Pから、各蟺に䞋した垂線の足の長さを、H1、H2、H3ずする。順䞍同 このずき、

APBPCP ≧ 2H1H2H3 ゚ルデス

AP・BP・CP ≧ H1H2H2H3H3H1オッペンハむム

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䞉角圢ABCの、倖接円の半埄をR、内接円の半埄をずするずき、
  ≧2 が成り立぀。等号は、正䞉角圢のずき

䞉角圢の内郚の点を、フェルマヌ点をずするずき、
  ≧ 
    が成り立぀。 

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの倖接円のAにおける接線ずBCの延長ずの亀点亀わるずき
をDずするず
BDCDABAC が成り立぀。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

衝突実隓

半埄rの円柱同士が盎角にぶ぀かったずきの共通郚分の䜓積ずいう
Steinmetz Solid ずいうドむツ生たれの技術者の名を付けられた
ものがありこのサむトでも取り䞊げられおいたず思う。)
積分を䜿っおその䜓積が16/3*r^3 で算出されるこずを教える。
埓っお盎埄1(半埄r=1/2)の円柱が盎角にぶ぀かり合えば
2/3の䜓積が䜜られる。

そこでぶ぀けるものを円柱から䞀蟺が1の正䞉角圢の䞉角柱同士
ずすればどうなるか
ず思った。

ぶ぀かる条件を次のようにしたい。
xyz座暙軞で
xy平面䞊にy軞䞊に䞀぀の頂点を眮き、原点に重心がある様に
䞀蟺が1の長さを持぀正䞉角圢ABCをずる。
これをz軞に沿っお積み䞊げお出来る䞉角柱を立䜓Kずする。
䞀方
yz平面䞊でz軞䞊に䞀぀の頂点を眮き、原点に重心がある様に
䞀蟺が1の長さを持぀正䞉角圢PQRをずる。
これをx軞に沿っお積み䞊げお出来る䞉角柱を立䜓Lずする。

さお立䜓KずLがぶ぀かっおいる共通郚分の䜓積Vを算出しおほしい。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

共通郚分の圢を考えずに断面だけを考えお・・・
※立䜓Kのy軞䞊の頂点はy0にあるものずしたした
立䜓Kをy=t(-√3/6t√3/3)で切るずz軞方向にのびる幅(2/3)(1-t√3)の垯
立䜓Lをy=t(-1/2t1/2)で切るずx軞方向にのびる幅(√3/2)(1-2|t|)の垯
よっお共通郚分をy=t(yの共通郚分は-√3/6t1/2)で切るず
2蟺が(2/3)(1-t√3)ず(√3/2)(1-2|t|)の長方圢
面積は(2/3)(1-t√3)×(√3/2)(1-2|t|)
=(1-t√3)(1-2|t|)/√3
なので、求める䜓積は
∫[-√3/61/2](1-t√3)(1-2|t|)/√3 dt
=1/6+5/(36√3)≒0.2468542

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月16日 17:49)

自分も挑戊しおいたが倀が同じになっおいたので安心したした。
らすかるさんは栞心の郚分しか蚘述されおいたせんが、この結果を
埗るたでは結構ややこしい手続きず積分での面倒な蚈算を経過せねば
なりたせんでした。

ではこの共通郚分の圢状は
ずいくら頭の䞭で像を結がうず努力しおも人の脳私の脳みそだけかも)
は䞊手く察応できない。
2぀の盎円柱どうしのあの圢状も皆さん芋えおきたすか
さらに3぀の互いに盎亀する盎円柱の共通郚分など党く想像できたせん。
しかしこの幟䜕孊的には認識し難いものでも、
代数的手法でその実態を認識できる手段を人類が手に入れるこずが可胜
ならしめたデカルトのアむデアずニュヌトンやラむプニッツなどの寄䞎
には党く称賛の感謝しかありたせん。
人が理解するずいう営みやそのアプロヌチの手段などは哲孊的問題も含め
倧いに興味あるテヌマに感じたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

行列に関するある予想

次の呜題が成り立ちそうなのですが、いい蚌明方法成立しないなら反䟋があるでしょうか。
n=3,4,5のずきの数倀蚈算から予想したした。

-------

Mを正方行列ずするずき、Mの逆行列をinv(M)Mの䜙因子行列をadj(M)ず衚す。

n次の正則行列Pが䞎えられおいるずき、sim(・)を次のように定める。
n次正方行列Mに察しお sim(M) = inv(P)MP ずする。
n次元の行ベクトルxに察しお sim(x) = xP ずする。
n次元の列ベクトルyに察しお sim(y) = inv(P)y ずする。

n次正方行列Mから第i行ず第j列を取り陀いお埗られる小行列をM[i,j]ず曞くこずにする。
n次元行ベクトルxからk番目の成分を取り陀いお埗られるn-1次元行ベクトルをx'[k]ず曞くこずにする。
n次元列ベクトルyからk番目の成分を取り陀いお埗られるn-1次元列ベクトルをy'[k]ず曞くこずにする。


n≧3ずする。
n次元行ベクトルxn次正方行列Mn次元列ベクトルy が䞎えられたずきに定たる行列R(x,M,y)を次のように定矩する。
R(x,M,y)の(i,j)成分をr[i,j]ずするずき、
r[i,j] = x'[i]((-1)^(i+j)*adj(M[j,i]))y'[j]
ずする。

このずき、
R(sim(x),sim(M),sim(y)) = sim(R(x,M,y))
が成り立぀。

-------

ずいう予想です。
呜題の䞭身を蚀葉で衚すず、行列R(x,M,y)に察しお倉換行列Pによる基底の倉換が矛盟なく適甚されるかずいう感じになるかず思いたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

実行しおない思い぀きですが  

i行目の削陀を「単䜍行列からi行目を消した行列S[i]を巊から掛ける挔算」ずしお曞き、j列目の削陀も同様に、ずいうのがずりあえず自然な発想に芋えたすよね。
adjの䞭に正方でない行列の積が入っちゃうからこの先が難しいかな

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

n=3 の堎合をごり抌しで蚈算したした。
https://mathlog.info/articles/0kO5cJBKcTqurCc5NyzK

私はこの予想のきっかけずなった別の蚈算に戻りたいので、
この問題に぀いお倚分これ以䞊考えないず思いたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

この予想のきっかけずなった別の蚈算をやり盎しおいたずころ、新たな発芋がありたした。
どうやら次匏が成り立ちそうな感じです。いく぀かの数倀の蚈算からの予想です。

det(M)*R(x,M,y) = (x adj(M)y)adj(M) - adj(M)yx adj(M)

この匏を瀺すこずができれば、(Mが正則の堎合に限りたすが)最初の予想が蚌明できたすね。
ただ、この匏も簡単にはいかなそうです。

たた、この匏が成り立おば、
xR(x,M,y) = (行ベクトルの)0
ず
R(x,M,y)y = (列ベクトルの)0
も簡単に瀺せたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䞉角圢 心を繋ぐ

䞉角圢の䞭心に぀いお、調べるず最近䞀䞇近くある蚘事をみおビックりしたす。
その前知ったずきは、くらいでしたが。確かに、有名なフェルマヌ点や、ナポレオン点などありたす。チェバの定理で、比を適圓に倉えればいくらでも䜜れそうです。䞭でも有名な、倖心O、内心I、重心G、垂心Hに぀いお、考察したした。
䟿宜䞊、鋭角䞉角圢に限定したす。内郚にあるため

先ず、簡明な、△ABCに぀いお、その蟺の䞭点をDEFずした堎合、△ABCず△DEFの重心は䞀臎したす。それで、△ABCG△DEFGず衚蚘したす。

次に、△ABCの倖心をずりたす。各蟺の䞭点で䜜る䞉角圢の垂心を考えるずOに䞀臎したす。したがっお、△ABCO△DEFH
いぜんにも、䌌た内容を投皿したしたが。
「△ABC□△☆ 䜆し、は、に由来」を考察したす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの垂心をHずする。各蟺の垂心の足をDEFずするず、
Hは、△DEFの内心になる。したがっお、
△ABCH△DEFI

△ABCの内心をIずする。内接円の各蟺ずの接点をDEFずするず、
Iは、△DEFの倖心になる。したがっお、
△ABCI△DEFO

これで、H→I→O→Hずなりたしたが、
逆の、I→H→O→Iの堎合、芋぀けおいただけないでしょうか

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2025幎05月22日 15:02)

管理人様ぞ 前の蚘事、远加線集しおたす。
△ABCの、倖心をO、
ベクトル OAa, OB=b, OC=c ずするずき、
重心 OGa+b+c/3
垂心 OHa+b+c なので
   OHOG オむラヌ線

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの、倖心O垂心H内心I重心G
の4個のうち、いずれかの二぀が、䞀臎するずき、
△ABCが正䞉角圢であるための
必芁十分条件になりたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの垂心をHずする。Hの各蟺による、察称点をDEFずする。△DEFの内心が、Hに䞀臎するので、△ABCH△DEFI

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの内心をずする。のそれぞれの蟺察称な点をずする。
△の倖心は、に䞀臎するので、
△△

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの倖心をOずする。各蟺による、点Oの察称点をDEFずするず、
△DEFの垂心は、Oに䞀臎する。
△ABCO△DEFH
H→I→O→H 逆順の䟋はないでしょうか

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

△ABCの垂心をHずする。Hから各蟺ぞの垂線の足の延長した線が、倖接円ず亀わる点をDEFずするず、△DEFの内心は、Hに䞀臎する。
したがっお、△ABCH△DEFI

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

逆に、△ABCの内心をIずするずき、頂点ず内心を通る盎線が、倖接円ずの亀点を
それぞれDEFずするず、△DEFの垂心は、Iず䞀臎するので、
△ABCI△DEFH

たた、△ABCの倖接円をOずするずき、円呚䞊のどの䞉点DEFをずっおも
△ABCO△DEFO
蚌明は、簡単ですが、 

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䞉角圢ABCの内心をI。傍心を、D、E、Fずし、䞉角圢DEFの垂心をHずする。
IずHは、䞀臎する。
△ABCI△DEFH

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月11日 10:38)

アルキメデスの円呚率に寄せお

アルキメデスは円呚率の真の倀の範囲を求めるのに
æ­£6角圢の倖接ず内接長から始めおその半分の半分の半分の半分
6*2^4=96 ぀たり正96角圢を考えるこずで
223/71(=3+10/71)<π<22/7(=3+1/7)
を芋出した,(なんずBC250幎頃の話)
ずある。
近幎では連分数衚瀺から構成できる方法もあり䞊限の方の22/7は
よく芋かける近䌌分数ずしお銎染みがある。
ずころが䞋限の方の分数はあたりお目にかからない。
連分数からも発生しない。

そこでこれをどうやっおアルキメデスは導いたのかの疑問で
解説されおいるサむトなどを探し回っお読んでみるず

内接する正96角圢では蟺長が
96*66/(2017+1/4)=25344/8069=3+1137/8069>3+10/71(=223/71)
ず最埌の郚分の評䟡でいきなり
1137/8069=0.140909654
10/71=0.140845070
ず確かに匏的には間違いじゃないんだが10/71をどうやっお䜿う決定がされたのか
これに関する情報が読み取れなかった。

たあ蚌明はさおおき
223/71<π<22/7
は玛れもない真実ずしお

22/7-πの誀差に関する蚈算で、どこかで読んでメモしおいた䞭で

∫[0->1]x^4*(1-x)^4/(1+x^2)dx=22/7-π

がありたした。
確かに手蚈算でも䞭の関数は
x^6-4*x^5+5*x^4-4*x^2+4-4/(1+x^2)
ず倉圢できるので
∫[0,1]4/(1+x^2)dx=π
ず合わせ等匏が成立できるこずが玍埗できたす。

そこで、では
π-223/71の誀差倀を衚せる積分による蚈算で構成できるでしょうか

∫[0,1]F(x)dx=π-223/71

が成り立぀関数F(x)や劂䜕に
(偶然も手䌝っおか、䞞3日かけおやっず芋぀かりたした。)

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

以前蚈算したものが、粟床が悪いものから良いものたで各皮ありたすので
223/71より倧きいものず小さいものを内分しお䜜ればずりあえず䜜れたす。
そのように䜜ったもので比范的綺麗そうなのは
F(x)=(13+484x^4)(1-x)^8/(1988(1+x^2))

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

以前蚈算したものが、粟床が悪いものから良いものたで各皮ありたす
このコメントに驚愕です。
(13+484x^4)(1-x)^8/(1988(1+x^2))
を確認したしたら確かにπ-223/71にピタリ䞀臎したした。
自分が芋぀けたず思ったF(x)は
F(x)=x^4*(1-x)^4*(19+90*x^2)/(71*(1+x^2))
でした。
ちなみに
355/113-π=∫[0,1]x^8*(1-x)^8*(25+816*x^2)/((3164*(1+x^2))dx
で可胜なんですが、これ以倖に䜜るこずはできたすか
さらに粟床が高たった
104348/33215-π
を積分で蚈算できる関数を䜕床挑戊しおいおも未だ芋぀けられたせん。
もしらすかるさんの手法で可胜なら教えお䞋さい。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

メモしおあるものは
∫[01]f(x)/(1+x^2)dx
ずしお
π-○になるものは
f(x)=4x^4: π-8/3 (2.666
)
f(x)=4x^8: π-304/105 (2.895
)
f(x)=4x^12: π-10312/3465 (2.976
)
f(x)=2x(1-x)^2: π-3
f(x)=4x^16: π-135904/45045 (3.017
)
f(x)=(1-x)^8/4: π-109/35 (3.114
)
f(x)=x^2(1-x)^4: π-47/15 (3.133
)
f(x)=x(1-x)^10/8: π-15829/5040 (3.140674
)
f(x)=(1-x)^16/64: π-226355/72072 (3.140678
)
f(x)=x^4(1-x)^8/4: π-2419/770 (3.141558
)
f(x)=x^8(1-x)^8/4: π-47171/15015 (3.1415917
)
f(x)=x^4(1-x)^16/64: π-5735995/1825824 (3.14159250
)
f(x)=x^12(1-x)^8/4: π-36566969/11639628 (3.14159258
)
f(x)=x^16(1-x)^8/4: π-1051300379/334639305 (3.141592644
)
f(x)=x^8(1-x)^16/64: π-989459183/314954640 (3.1415926528
)
f(x)=x^12(1-x)^16/64: π-29683775497/9448639200 (3.141592653574
)
f(x)=x^16(1-x)^16/64: π-741269838109/235953517800 (3.14159265358916
)
○-πになるものは
f(x)=(1-x)^4: 10/3-π (3.333
)
f(x)=2x^3(1-x)^2: 19/6-π (3.166
)
f(x)=x(1-x)^6/2: 63/20-π (3.15)
f(x)=(1-x)^12/16: 87217/27720-π (3.14635
)
f(x)=x^4(1-x)^4: 22/7-π (3.14285
)
f(x)=x^8(1-x)^4: 10886/3465-π (3.14170
)
f(x)=x^12(1-x)^4: 141514/45045-π (3.14161
)
f(x)=x^16(1-x)^4: 45708802/14549535-π (3.1415988
)
f(x)=x^4(1-x)^12/16: 17417/5544-π (3.1415945
)
f(x)=x^8(1-x)^12/16: 56256877/17907120-π (3.141592673
)
f(x)=x^12(1-x)^12/16: 431302721/137287920-π (3.1415926543
)
f(x)=x^16(1-x)^12/16: 25231209173/8031343320-π (3.14159265364
)

䞊のπ-223/71は223/71を䞊䞋から挟むもので圢次数が䌌おいるものを遞び
f(x)=(1-x)^8/4: π-109/35 (3.114
)
f(x)=x^4(1-x)^8/4: π-2419/770 (3.141558
)
を䜿っお
(223/71)-(109/35)(2419/770)-(223/71) = 48413
から
{{(1-x)^8/4}×13+{x^4(1-x)^8/4}×484}÷(484+13)
=(13+484x^4)(1-x)^8/1988
なので
F(x)=f(x)/(1+x^2)=(13+484x^4)(1-x)^8/(1988(1+x^2))
のように算出したものです。
圢が倧きく異なるものを遞ぶず汚い結果になりたす。

よっお同様に355/113-πを考えるならば
f(x)=x^4(1-x)^12/16: 17417/5544-π (3.1415945
)
f(x)=x^8(1-x)^12/16: 56256877/17907120-π (3.141592673
)
を䜿っお
(355/113)-(56256877/17907120)(17417/5544)-(355/113)=4993230
から
{{x^4(1-x)^12/16}×499+{x^8(1-x)^12/16}×3230}÷(3230+499)
=x^4(499+3230x^4)(1-x)^12/59664
なので
F(x)=x^4(499+3230x^4)(1-x)^12/(59664(1+x^2))
ずすれば355/113-πになりたす。

104348/33215-πも同様に
f(x)=x^12(1-x)^12/16: 431302721/137287920-π (3.1415926543
)
f(x)=x^16(1-x)^12/16: 25231209173/8031343320-π (3.14159265364
)
を䜿っお
(104348/33215)-(25231209173/8031343320)(431302721/137287920)-(104348/33215)
=326477
から
{{x^12(1-x)^12/16}×326+{x^16(1-x)^12/16}×477}÷(326+477)
=x^12(326+477x^4)(1-x)^12/12848
なので
F(x)=x^12(326+477x^4)(1-x)^12/(12848(1+x^2))
ずすれば104348/33215-πになりたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

最初蚈算が合わなくおずたっどおいお、そうだrealprecisionが足らないんだずやっず気が付いお
やり盎したらピタリ䞀臎しおいきたした。
぀の候補の内分点ずしお求たるこずが出来るんですね。
そのためには色々なパタヌンでの積分蚈算結果を前もっお準備しおおかねばならないんですね。
䜕時頃こんな蚈算結果をしおおこうずされ、そのきっかけは䜕だったんですか
らすかるさんが構成されおいた
π-223/71=∫[0,1](1-8)^8*(13+484*x^4)/(1988*(1+x^2))dx
355/113-π=∫[0,1]x^4*(1-x)^12*(499+3230*x^4)/((59664*(1+x^2))dx
では巊右にある分母の数で
1988/71=28
59664/113=528
ず綺麗に敎数倍ずなっおいるのに
104348/33215-π=∫[0,1]x^12*(1-x)^12*(326+477*x^4)/((12848*(1+x^2))dx
では
33215/12848=455/176
で異なっおしたうのですね。

この匏を運にたかせお芋぀けおいたのが運の尜きでした。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月08日 09:44)

䜕時頃こんな蚈算結果をしおおこうずされ、そのきっかけは䜕だったんですか
盞圓昔ですが、倚分最初に22/7-πになる積分を知った時だず思いたす。
もちろん自分では思い぀いおいたせん。
これを芋るず、「次数を䞊げたり匏を少し倉えたりすれば粟床が良くなるのでは」ず思いたすよね。
それでたくさん蚈算しおおきたした。
でも圹に立ったのは今回が初めおです。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

自由な動きぞのコントロヌル(7)

球の衚面を、ある倧円でちょうど半分ず぀の2぀の領域に分ける。
点Pず点Qがそれぞれの領域を自由に動くずき、線分PQの䞭点Mが動く範囲は、球の䜓積のうちどのくらいの割合を占めるか

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

倧円の䞊半分だけで考えお
2/3*π*R^3-π∫[R/2,R](R^2-x^2)dx=11/24*π*R^3
これより比率は
(11/24)/(2/3)
=11/16

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

ではないですね。
仮に半球の内郚たで動けるずしおももう少し小さいですし、この問題は半球の衚面だけなのでさらに小さいです。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

そうか
衚面しか動けないのか。
xy平面で半埄1の円x^2+y^2=1䞊の動点P(cost,sint) (0<t<π)
ず点S(-1,0)の䞭点M(x,y)を考えるず
x=(cost-1)/2,y=sint/2から
(2*x+1)^2+(2*y)^2=1
(x+1/2)^2+y^2=(1/2)^2
埓っおMは䞭心(-1/2,0)半埄1/2の円呚䞊にある。
察称性を考慮しおMが動ける領域は円盀(半埄1/2)がy軞の呚りを䞀回転しおできるトヌラス内になる。
このトヌラスの䜓積は(1/2)^2*π*(2*1/2*π)=π^2/4
よっお䜓積比は
(π^2/4)/(4/3*π)
=3*π/16 かな?

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎02月23日 16:21)

正解

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

Geogebraの゜フトで球面の2か所぀に分けた各半球䞊で動かしおみる。)
での䞭点の軌跡を芋おいたらどうもトヌラスの圢状ずは皋遠い圢状になる様なんです。
点を䞀点に固定したたた考えおいたので、2぀が独立に自由に動き回る条件はカバヌしきれおいないかもしれたせん。
すべおの郚分を動かした䞭点の軌跡を党郚残像で残すこずがいたのずころ゜フトでやる方法がわからないので、今のずころ
䞊郚の円呚䞊ず䞋郚の円呚䞊でいろいろず高さを倉えながらの芳察の様子からの刀断です。
以倖に耇雑な様子になりそう。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䜙りにも図圢が入り組んでいおこのMの領域を積分等で出す方法が党く芋えおこない。
どなたかモンテカルロ法を䜿った確率幟䜕孊的な方法で近䌌倀でもいいので詊みおくれたせんか

AIに質問するず
1.𝑃,𝑄 を球面䞊から䞀様にランダムに遞ぶ。
2.𝑃𝑄<0反察の半球ずいう条件を満たすペアだけを䜿う。
3.その䞭点𝑀 を倧量に生成しお、点矀ずしお分垃を蚘録。
4.埗られた点矀の凞包convex hullをずっお、その䜓積を数倀的に評䟡。

この方法で埗られる䜓積が、球党䜓の䜓積の5/16 に非垞に近づくこずが確認されおいるんだ
ず厳密な解析積分は非垞に耇雑で、ダコビアンの蚈算や高次元の倉数倉換が必芁
などずの返事をよこす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

P・Q<0っお、本圓に逆の半球䞊にいる条件になっおいたすかね
仮に実際はちゃんずしおいたずしお、答えの領域は穎の半埄が0になっおいるトヌラスであり、凞包にはなっおいたせん。
だからこの蚈算だず過倧評䟡になる  はずなんですが、なんで真の倀より小さいんだろう

実際の圢の確認は、倧円を赀道に芋立おるずしお、北緯ず南緯をあたり倉化させないようにするずむメヌゞしやすいかも

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

円柱座暙を䜿っお

V = ∫_0^{2π} dΞ ∫_0^1 r dr ∫_{-√[r(1-r)]}^{√[r(1-r)]} dz

ずなりたすか(自信なし)

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

V = ∫_0^{2π} dΞ ∫_0^1 r dr ∫_{-√[r(1-r)]}^{√[r(1-r)]} dz
これっおπ^2/2
の倀を䞎えるのですか
これは䜕の倀を瀺すのですか

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䜓積比
(π^2/4)/(4/3*π)
の分子を求める぀もりでおりたした。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

Denganさん
それであっおいたす。
実際にはz方向に積分した方が簡単で、パップスギュルダンの定理ならさらに簡単です。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

すみたせん。
∫_0^1 r dr
の所のrを1ず芋おしたい蚈算しおいたした。

これでトヌラスの䜓積量が蚈算できるんですね。
ちなみに
π^2/4は䟋のπ^2/6
に近づけるために
もし半埄を1/2から1/sqrtn(12,3)(≒0.436790) (1/(12の3乗根))
ぞ倉曎しお軞の呚りを回転させるずその䜓積はπ^2/6(=1+1/2^2+1/3^2+1/4^2+)
たたは
そのたた
π^2/4=2*(1+1/3^2+1/5^2+1/7^2++1/(2*n-1)^2+)
で鑑賞するず面癜い。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎02月26日 07:44)

お返事が遅れおしたい申し蚳ありたせん。

DD++さん、GAIさん、ご教瀺を、ありがずうございたす。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

自由な動きぞのコントロヌル(9)

1蟺の長さが1の正䞉角圢を底面ずし高さが2の䞉角柱がある。
この䞉角柱を平面で切り、その断面が3蟺ずも䞉角柱の偎面䞊にある
盎角䞉角圢であるずする。
そのような盎角䞉角圢の面積がずりうる倀の範囲は

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

䞋限が0なのは自明ずしお、最倧倀をゎリゎリ蚈算したら
ものすごヌく倉な倀になっお自信がないのですが、
最倧倀はひょっずしお
(29√1443-78√74)/1196≒0.36
ですか

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

もっず倧きくずれるず思いたす。
䞋限が0の意味が掎みかねるんですが、最小倀もある倀で決たりたす。

平面の切り方は䞉角柱の底面の䞀角を通る様に切断しおも、切断面は
すべお偎面の郚分を通っお切り離せるので適圓な角床を぀けお切断すれば
盎角䞉角圢の切り口は結構広く䜜れたす。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月03日 07:09)

䞋限が0にならないずいうこずは、私が䜕か勘違いしおいる
ず思っお問題を読み盎したら、ずおも倧きな勘違いに気づきたした。
「䞉角柱」を「䞉角錐」ず思い蟌んでいたした・・・
䞉角柱なら䞋限が0になるわけないですね。
もう䞀床考え盎したす。
もし気が向いたら「䞉角錐」の堎合を考えおみお䞋さい

(远蚘)
蚈算し盎したした。最小3/4、最倧√17/4でしょうか。 (← 最初4で割り忘れおいお埌で修正したした)
合っおいれば私の蚈算方法を曞きたす。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月03日 11:47)

正解です。

私も䞉角錐におGeogebraを利甚しお角床が90°になる瞬間に近い郚分で䞉角圢の面積を同時に衚瀺しながら
眺めおみたした。90°の角床を䜜れる堎所は本圓に特殊な䜍眮にP,Qがいる時に起こるしか無く、勝手にずれば
ほずんど鋭角の状態のたたの時がほずんどでした。
この時の面積を蚈算させたものを読んだら0.35~0.36蟺りの数倀が衚瀺されおいたした。
らすかるさんがあの耇雑怪奇な匏がどのように算出されるのかは党く分かりたせんが、実隓的にP,Qを連続的に
動かしお盎角の条件を通過するずきの面積衚瀺を芋おいれば確かに0.36以䞊の倀は起こりたせんでした。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

以䞋のように蚈算したした。
3点の高さを䜎い順に0(点A)、a(点B)、b(点C) (0≩a≩b≩2, a≧b/2)ずするず
AB^2=a^2+1, BC^2=(b-a)^2+1, CA^2=b^2+1
∠Bしか盎角になり埗ないのでAB^2+BC^2=CA^2に代入しお敎理するず
2a^2-2ab+1=0
a=(b±√(b^2-2))/2
これず条件から √2≩b≩2
b=√2のずきa=√2/2、b=2のずきa=(2+√2)/2
2a^2-2ab+1=0から b=(2a^2+1)/(2a) 
 (1)
ヘロンの公匏から、各蟺の長さの2乗をp,q,rずするず
16S^2=2(pq+qr+rp)-(p^2+q^2+r^2)
p=AB^2,q=BC^2,r=CA^2ず(1)を代入しお敎理するず
16S^2=(a^2+1)(4a^2+1)/a^2
これにa=√2/2ずa=(2+√2)/2を代入しお蚈算するず
S=3/4、√17/4を埗る。

# 䞉角錐のずきも、AB^2,BC^2,CA^2の匏が長くなっお蚈算が面倒になる以倖は同じです。
# ちなみに䞉角錐の堎合は
# AB^2=(49-14a√3+52a^2)/49
# BC^2=(49-14(a+b)√3+52a^2+52b^2-92ab)/49
# CA^2=(49-14b√3+52b^2)/49
# AB^2+BC^2=CA^2に代入しお敎理するず104a^2-2(14√3+46b)a+49=0
# b=(104a^2-28a√3+49)/(92a)
# b=7(√26-√3)/23のずき最倧
# ずなりたす。
# (远蚘)䞉角錐の堎合のa,bは、玔粋な高さではなく偎面の二等蟺䞉角圢䞊の高さです。

## 手䜜業で曞き写したので现かい間違いがあるかも知れたせん。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月03日 23:48)

3点の高さを䜎い順に0(点A)、a(点B)、b(点C) (0≩a≩b≩2)で
a=(2-√2)/2,b=2の堎合も△ABCの面積は√17/4になりたせんか

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)

もちろん私が曞いた解ず合同ですからそうなりたす。
しかし耇数の合同な解は曞くのが手間がかかりそうなので、
最初にa≧b/2ずいう条件を付けお䞀方に絞っおいたす。
結果的には(2+√2)/2を(2±√2)/2ず曞くだけなので手間ではありたせんでしたが。

匕甚しお返信線集・削陀(線集枈: 2026幎03月03日 23:46)

数字の組合せが異なっおいたのでおっきり別物かず今の今たで思っおいたした。
倩地をひっくり返したら同じだ
倱瀌いたしたした。

匕甚しお返信線集・削陀(未線集)
合蚈2893ä»¶ (投皿504, 返信2389)

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