2 π=3. 1415... となるので、16/5>πすなわち 32/5>2π であることが分かります。 つまり、周の長さが長いのは… … 正方形 ということになります。円周の長さに対する倍率は 16/5π≒1. 0186 となり、1に非常に近い値になります。正方形の周の方が円周よりも2%弱長いことになります。 【おまけ】三次元版の問題 本記事で考えた問題の派生形として、立方体の一面がその重心で球面に外接し、その面に属さない残りの頂点が球面上にあるような立方体と球体の表面積を比較する問題を考えることもできます。 詳細は全て省略しますが、球体の表面積の方が大きくなります *3 。 本記事は以上です。
955... 30. 955... となるので円周率が 3. 面積による円周率の評価 「円に内接する多角形の面積 <円の面積」 であることを利用します。ただし,面積を用いる評価は円周による評価よりも緩い評価しか得られません(正十二角形を使っても 3 < π 3 <\pi という評価しか得られません)。 より大きいことを証明するには正二十四角形を使う必要があります。 解答3 半径が の円に内接する正二十四角形の面積は, 1 2 sin 1 5 ∘ × 24 = 3 ( 6 − 2) \dfrac{1}{2}\sin 15^{\circ}\times 24=3(\sqrt{6}-\sqrt{2}) よって, 3 ( 6 − 2) < π 3(\sqrt{6}-\sqrt{2}) <\pi を得るが,左辺を計算すると 3. 105... 円の周の長さと面積 パイ. 105... となるので円周率が 3. 05 より大きいことが示された。 ちなみに, sin 1 5 ∘ \sin 15^{\circ} の値は半角の公式で導けますが,覚えておくとよいでしょう。 →覚えておくと便利な三角比の値 4.
円の周の長さと面積 【解説】 円周の長さの直径に対する割合を 円周率 といい,次の式によって得られる値になります。 (円周率)=(円周の長さ)÷(直径) この値は円の大きさにかかわらず,どのような円でも同じで,次のようにどこまでも続く値になります。 3. 1415926535897932384626433832795028841971693… この値をそのまま使うのは不便であるので,普通,円周率には「3. 14」という数を用いたり,「π(パイ)」という記号を用いて表すこともあります。 【例題】 【無料動画講義(理論)】 【演習問題】 【無料動画講義(演習)】
次の問いに答えよ。 半径3cmの円の周の長さを求めよ。 半径9cmの円の面積を求めよ。 直径19cmの円の周の長さを求めよ。 直径5cmの円の面積を求めよ。 半径xcmの円で、2πxは何を表しているか、答えよ。 直径acmの円で、 1 4 πa 2 は何を表しているか、答えよ。 周の長さが36πcmの円の直径を求めよ。 周の長さが7πcmの円の半径を求めよ。 周の長さがπycmの円の半径を求めよ。 周の長さが10πcmの円の面積を求めよ。 周の長さが3πcmの円の面積を求めよ。 周の長さがπq cmの円の面積を求めよ。 影をつけた部分の周の長さと、面積を求めよ。 3cm 1cm 8cm pcm 6cm 6cm
1. 正八角形を用いた円周率の評価 「円周の長さよりも内接する正多角形の周の長さのほうが短い」 ことを利用して,円周率が大きいことを示します。 解答1 半径 1 1 の円の円周の長さは, 2 π 2\pi である。 また,この円に 内接する正八角形 の一辺の長さは,余弦定理より 1 + 1 − 2 cos 4 5 ∘ = 2 − 2 \sqrt{1+1-2\cos 45^{\circ}}=\sqrt{2-\sqrt{2}} よって, 8 2 − 2 < 2 π 8\sqrt{2-\sqrt{2}} <2\pi つまり 4 2 − 2 < π 4\sqrt{2-\sqrt{2}} <\pi という円周率の評価を得る。左辺を計算すると 3. 061... 3. 061... となるので,円周率が 3. 05 3. 05 より大きいことが証明された。 定番の手法で知っている人も多いでしょう。試験上では計算機が使えないのでルートの大雑把な評価が求められます。 この解法では, 4 2 − 2 > 3. 05 4\sqrt{2-\sqrt{2}} > 3. 05 を示せばOK。 これは, 2 < 2 − 3. 0 5 2 4 2 \sqrt{2} <2-\dfrac{3. 05^2}{4^2} と同値であり右辺を計算すれば 1. 円の周の長さ 公式. 418... 418... となるので( 2 \sqrt{2} の近似値が 1. 414 1. 414 なので)確かに成立しています。 以下,計算機が使えない状況では全ての解法でこのような評価が必要になりますが,計算機を使った値のみを記し,ルートの評価は省略します。 2. 周の長さを用いた円周率の評価 さきほどは円に内接する正八角形を考えましたが,周の長さが求まる図形なら正多角形である必要はありません。 解答2 ( 0, 5), ( 3, 4), ( 4, 3), ( 5, 0) (0, 5), \:(3, 4), \:(4, 3), \:(5, 0) は全て半径 5 5 の円 x 2 + y 2 = 25 x^2+y^2=25 の周上の点である。よって,これら 4 4 点を結ぶ折れ線の長さの四倍は円周の長さより小さい。 よって, 4 ( 10 + 2 + 10) < 10 π 4(\sqrt{10}+\sqrt{2}+\sqrt{10}) <10\pi 左辺を計算すると, 30.
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