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 パップス・ギュルダンの定理

↓パップス・ギュルダンの定理の存在を,この本で知りました。

目次
1.パップス・ギュルダンの定理
2.トーラスの体積・表面積
3.球の表面積
4.球の体積

4.球の体積

 球の体積の公式を求めてみます。

 次のような公式です。

球の体積

球の体積 = 4/3×半径×半径×半径×3.14

 この公式は,もうパップス・ギュルダンの定理を利用しなくても求めることができます。

 すでにわかっている,球の表面積を使えば,球の体積も求めることができるのです。

球の表面積

球の表面積 = 半径×半径×4×3.14

 
 球の表面を,右の図のように碁盤の目のように細かく分けます。

 分けたうちの1つの部分は,右の図のように四角すいになっています。
 本当は底面が四角形ではなくてちょっと曲がっていますが,すご〜く細かく分ければ,ほとんど四角すいといってもよくなるのです。
 よって,球の体積は,すご〜くたくさんの四角すいの体積の合計,と考えることができます。

 ところで1つの四角すいの体積は,底面積×高さ÷3 ですね。

 この,高さというのは,球の半径のことです。

 ですから,すご〜くたくさんの四角すいの体積の合計は,

 すご〜くたくさんの四角すいの底面積の合計×半径÷3

 となります。

 ここで,すご〜くたくさんの四角すいの底面積の合計 というのは,球の表面積のことですから,

 球の体積=球の表面積×半径÷3

 球の表面積は,すでにパップス・ギュルダンの定理を利用して,求めてあります。

球の表面積

球の表面積 = 半径×半径×4×3.14

 ですから,球の体積は,次のようになります。

   球の体積
=球の表面積×半径÷3
=(半径×半径×4×3.14)×半径÷3
=4÷3×半径×半径半径×3.14

 4÷3の部分は,分数として4/3と表すことができますから,

球の体積

球の体積 = 4/3×半径×半径×半径×3.14

 これで,球の体積の公式を求めることができました。

(証明終)

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