質問<164>99/8/16
こんにちは。4次元的な球の体積が π^2/2 × r^4 で与えられるという証明が出来ません。 証明を教えて下さい。 ここでいう体積とは立方のことではなくて 立方のさらに1つ上の単位を指します。 よろしくお願いします。 加えていえば,n次元球の体積と(n+1)次元球の体積 には何か関係式はあるのでしょうか?
お返事99/8/18
from=武田
いろいろな本を探しても(といっても家にある数学の本です が)、4次元の球の体積について載っている本はなく、あき らめかけていたとき、質問<163>の訂正で使ったハップ スの定理を使ってみようと考えつきました。 V3 _ V4=──・2π・z 2 つまり、 4次元の球の体積V4は、3次元の球の体積V3の半分と、重心 _ zを原点の回りに一回転(2π)したものの積となるから、 _ 重心zを計算すればよいことになる。 _ z=∫∫∫ z dxdydz /(V3/2) D 半径aの4次元の球の体積を求めてみよう。 V4=2π・∫∫∫ z dxdydz D √(a2-x2-y2) =2π・∫∫【z2/2】dxdy D 0 =π・∫∫(a2-x2-y2)dxdy D √(a2-x2) =π・∫【(a2-x2)y-y3/3】dx D -√(a2-x2) =π・∫4/3・(a2-x2)3/2 dx D π/2 =4π/3・∫ a4cos4θ dθ -π/2 π/2 =πa4/6・∫(2+4cos2θ+1+cos4θ)dθ -π/2 =(πa4/6)・(6π/2) =(π2/2)・a4……(答) 同様の計算をすると、 5次元の球の体積V5=(32π2/15)・a5 となるが、計算がだんだん面倒くさくなる。 さて、質問の「n次元球の体積と(n+1)次元球の体積に は何か関係式はあるのでしょうか?」については _ V(n+1)=V(n)/2・2π・G(n) ぐらいしかわかりません。