斜線部分の面積とは?
幾何の定番問題に、正方形の中に円を描き、その円が四辺すべてに接している(つまり内接円)図形があります。斜線部分とは、円に覆われずに残った四隅の部分のこと。正方形のうち円が占めていない領域です。この計算ツールでは、どんな一辺の長さでもその面積を求められます。
使い方
正方形の一辺の長さ \(s\) を入力してください。正方形にぴったり収まる最大の円は、直径が一辺と等しくなるため、半径は \(s/2\) になります。ツールが正方形の面積と内接円の面積を計算し、その差を取って斜線部分(四隅)の面積を求めます。
計算式の解説
正方形の面積は \(s^2\) です。内接円の半径は \(r = s/2\) なので、その面積は \(\pi \left(\frac{s}{2}\right)^2\) となります。したがって斜線部分の面積は次のとおりです。
$$A = s^2 - \pi \left(\frac{s}{2}\right)^2$$
これは \(A = s^2 \left(1 - \frac{\pi}{4}\right) \approx 0.2146 \times s^2\) とも書けます。つまり四隅の面積は、正方形の大きさに関係なく常に全体の約21.46%を占めるということです。
計算例
正方形の一辺が10単位だとします。正方形の面積は \(10^2 = 100\)。円の半径は5なので、円の面積は \(\pi \times 5^2 = 25\pi \approx 78.54\) です。よって斜線部分は \(100 - 78.54 = \) 21.46平方単位となります。
よくある質問
円は必ず内接していなければならない? はい。この式は、円の直径が正方形の一辺と等しいことを前提としています。教科書で最もよく扱われる設定です。
正方形の何パーセントが斜線部分になる? 一辺の長さに関係なく、常に約21.46%(\(1 - \frac{\pi}{4}\))です。
単位は何になる? 結果は、一辺に入力した単位の平方単位で表されます(cmならcm²、インチならin² など)。