球の体積 - Mathematics & Informatics Education

球の体積
筑波大学大学院 教育研究科
小林
真人
球の体積について

中学校で学習したときは・・・
半径をrとして
4
3
(球の体積)=
 r
3
紀元前300年ごろのギリシア人も
球の体積について考ていた。
ギリシア時代の数学

長さ・面積・体積などの
決められた単位はなかった。

長さ・面積・体積などの
決められた単位はなかった。
ユークリッド(紀元前300年ごろ)
ムセイオン(高等教育施
設)の、最初の教師の一人
で、最高の教師の一人。
 「原論」

ユークリッド原論

『原論』は全部で13巻から構成され,
467もの命題を含みギリシア古典期
の初歩的な数学的知識をすべて見いだ
すことができる。
 エウドクソス、テアイテトス、ピュタゴラス
などの業績を、総合し体系化した著作
である。
では、ユークリッド原論の中から、
当時の考え方を探ってみよう。
どちらが大きい?
ユークリッド原論では、どのように
考えていたか?
原論

Ⅰ巻-命題44
与えられた線分上に与えられた三角形に
等しい平行四辺形を与えられた直線角に
等しい角のなかにつくること
?

Ⅰ巻-命題45
与えられた直線角のなかに与えられた直
線図形に等しい平行四辺形をつくること

Ⅱ巻-命題14
与えられた直線図形に等しい正方形をつ
くること
?
図形の大小は,図形そのも
のによって直接比較するの
が基本であった。
求めたいものを分かりやす
いものに帰着させて考えよ
うとした。
 円に等しい正方形もつくれるかな?
ⅩⅡ-2
無
理 !
!
でも、
円は互いに直径上の正方形に比例する。
当時の面積,体積の考え方を
見てみよう。
同じ高さをもち、多角形を底面とする角
錐・は互いに底面に比例する。
 同じ高さの円錐および円柱はそれぞれ
互いに底面に比例する。
 すべての角錐・円錐はそれと同じ底面、
等しい高さをもつ角柱・円柱のそれぞれ3
分の1である。

ギリシャ時代の考え
 面積、体積を、あるものとの比を
利用して考えていた。
球に関する命題

ⅩⅡ-18
球は互いにそれぞれの直径の3乗の比を
もつ。
アルキメデス
(紀元前287頃~212
頃)
 シチリアのシラクサ
で生まれた。
 数学だけではなく、
天文学 、 流体力学
など、幅広い分野に
関心をもっていた。
では、どのようにして発見しよう
としたのだろうか。
アルキメデスは、「静力学的な
方法」に基づく発見法により、
発見したといっている。
静力学的な方法とは・・・
「
「釣り合い」と「重心」
アルキメデスは、次のように考えていたと、推測
 釣り合いとは
「天秤のさおが,どのように回転した
としても,水平面に平行になる時,
さおの上で互いに均衡を保っている
二つの重さの状態のことである。」
 重心とは
「ある量の重心でその量を支えると、
その量は釣り合う。」
アルキメデス
「平面板の平衡について」
命題6「通約できる二量は重量に反比例する
距離において釣り合う。」
これは・・・
 「A,Bが通約できる量であり、点A,Bが
それらの重心であるとし、DEはある長さの
直線で、点Cにおいて分割されて、A:B=
DC:CEになるとする。証明しなければな
らないことは、AとBの結合された量の重心
がCであるということである。」
