丸木板引法の現在 04.10. 8.   home  (前書き)丸木板引間数知事

   3.1415925 < π < 3.1415931

    3.141592653

それって 円の面積?
 1尺6寸角の柱になる丸太を、まるごと厚さ5分の板にしたとき、すべての板を継ぎ合わせた総幅はいくつになるかと自問して、つぎのような計算をしてみました。

過大値

  = a + (1/2)・b + (2/3)・5分
 = 7906.59681分 + 132.54833分 + 3.33333分
 = 8042.47848分

 これに厚さ5分を掛けた板面積の値 40212.39244分^2 は、丸太(円)の面積に一致しているでしょうか?
 外方(外接正方形)の面積は内方の2倍の 51200分^2。 これに周知の円積率 0.78539816 を掛けた円の面積は、
 40212.38596分^2 です。板のほうが 0.00648分^2 大きい。
 総幅 8042.47848分 という見積りは大きすぎたようです。

 左右16対32個の弧片(木っ端)を、だんだんに重ねてゆくと、玉葱の断面のような形になります。 割板の数を倍々にして板の厚さをどんどん縮めてゆくと、Y=−(x)^2 という(面積が、縦×横の2/3になる)形に近づいてゆく。これはかなり確かな見通しです。


 木っ端積みの高さにしても、割板の数を倍々にする度に、板の厚さに近づいてゆく。これもかなり確かな見通しですが、内方1尺6寸円に対して厚さ5分のこの時点では、まだ彼此を同一視することはできないので、面倒だが、一枚一枚の弧片(木っ端)の幅を実際に測定することにした。測定した値に基づいて計算するので、式はつぎのように変わる。

  = a + (1/2)・b + (2/3)・c   c 木っ端積みの高さ

木っ端積みの高さ
 玉葱の鱗片が重なるさまをモデルにすると、木っ端積みの一番下の弧片と板の間には僅かな空室があるようにも思うのですが、木っ端積みの高さは、蒲鉾のように板に密着した姿にして、板面からの高さということにしておきます。こうしたとき、木っ端積みの頂点の高さは、各弧片の中心線上の厚さを合せたものです。いいかえると、矢の、それも弦の向きに構わず一斉に天に向かっている矢の、長さを合せたものです。
 そういう矢の長さはすぐに知ることが出来るものなのか? 左の図を描いてみたら、案外簡単に出来るものでした。矢は板の厚さを半分(2分5厘)に分ける線を通っているので、板を厚さ2分5厘にしたときの幅の中に含まれているものでした。
 厚さ2分5厘の板幅から、上下の5分の板幅を平均した長さを、差し引いて、矢の長さを求めた結果、木っ端積みの高さは 4.99757分 だということがわかりました。

過小値 1尺6寸角の柱になる丸太をまるごと厚さ5分の板にする。

 
 = a + (1/2)・b + (2/3)・c 
 = 7906.59681分 + 132.54833分 + (2/3)×4.99757分
 = 8042.47686分
.

(直径)^2 距離 (距離)^2 (板幅)^2  板幅
51200 0 0 51200 226.2741699796
51200 5 25 51175 226.2189205172
51200 10 100 51100 226.0530911091
51200 15 225 50975 225.7764380975
51200 20 400 50800 225.3885533916
51200 25 625 50575 224.8888614404
51200 30 900 50300 224.27661492
51200 35 1225 49975 223.550889061
51200 40 1600 49600 222.7105745132
51200 45 2025 49175 221.7543686153
51200 50 2500 48700 220.6807649071
51200 55 3025 48175 219.4880406764
51200 60 3600 47600 218.1742422927
51200 65 4225 46975 216.7371680169
51200 70 4900 46300 215.1743479135
51200 75 5625 45575 213.483020402
51200 80 6400 44800 211.6601048851
51200 85 7225 43975 209.7021697551
51200 90 8100 43100 207.6053949202
51200 95 9025 42175 205.3655277791
51200 100 10000 41200 202.9778313018
51200 105 11025 40175 200.4370225282
51200 110 12100 39100 197.7371993328
51200 115 13225 37975 194.871752699
51200 120 14400 36800 191.8332609325
51200 125 15625 35575 188.6133611386
51200 130 16900 34300 185.2025917745
51200 135 18225 32975 181.5901979733
51200 140 19600 31600 177.7638883463
51200 145 21025 30175 173.7095276604
51200 150 22500 28700 169.4107434609
51200 155 24025 27175 164.8484152183
51200 160 25600 25600 160
 3256.649204
(×4) 13026.59681
(−5120)  7906.59681(a)
226.274169 -160 =  66.274169
(×2) 132.54833 (b)

. これに厚さ5分を掛けた板面積の値 40212.38434寸^2 は、丸太(円)の面積に一致しているでしょうか?
 丸太(円)の面積は、40212.38596分^2 です。板のほうが 0.00162分^2 小さい。
(最初の 0.00648分^2 からすると、差の絶対値は縮まっていて嬉しいのですが。)
 総幅 8042.47848分 という見積りは小さすぎたようです。

 「C = (2/3)×木っ端積みの高さ」という式を適用した結果、見積りが過少に転じたところで、係数(2/3)が小さすぎることが露見しました。木っ端積みの形は、縦×横に(2/3)を掛けると面積が出る形と、同一視できる状態にはなっていないわけですが、彼此の形の違いを実際に見てみましょう。

板の厚さ5分を4等分して、板の端から 1.25分 の線上 と 3.75分 の線上において、各弧片の厚みを測り、これらを合計して、木っ端積みの同じ線上における高さを見てみました。

1.25分 の線上 また 3.75分 の線上における
 木っ端積みの高さ  0.93715819分

 y=1.24939258−0.1999028(x)^2 
 x=−1.25 or 1.25、 0.93704444分

木っ端積みの方が、0.00011375分ほど高くなっている。

(頂点の高さ1.24939258分に、これを加えて、高さ1.24950633分に盛り上げるとすると、4端合せたところでは、0.0004550分を加えて頂点の高さ c’は、4.9980253601分に盛り上がります。今後のために、これによる試算もしておきます。
 = a + (1/2)・b + (2/3)・c’ 
 = 7906.59681分 + 132.54833分 + (2/3)×4.99802分 = 8042.47715分
厚さ5分を掛けた面積 40212.38575分^2 を 12800分^2 で割ると、3.141592637。)

おわりに 3.1415925 < π < 3.1415931 ということはいえたでしょうか。
 
この方法の限界も明らかになったのですが、贅沢をいえばきりがないし、これくらいが眼で追える限度だろうと思います。こうして円面を板引きすると、有難いことに、弧積の集計が容易になっています。これが丸木板引き法の最大の利点です。
 結局、木っ端積みは、長細い楕円もどきの図形の断片で、もう一方の板端にある木っ端積みと、その周を通じて、繋がっているような気がします。

(直径)^2 距離 (距離)^2 (板幅)^2  板幅 段差 四半線上の段差  脚幅  弧片の幅  累計
51200 0 0 51200 226.2741699796
51200 2.5 6.25 51193.75 226.2603588788 0.75 0.165809152875 226.218900261975 0.041458616825
51200 5 25 51175 0.2210788705
51200 7.5 56.25 51143.75 226.1498397081 0.25 0.055269717625 226.108360826725 0.041478881375 0.0829374982
51200 10 100 51100 226.0530911091
51200 12.5 156.25 51043.75 225.9286391761 0.75 0.498403288125 225.886956679725 0.041682496375 0.124619994575
51200 15 225 50975 0.6645377175
51200 17.5 306.25 50893.75 225.5964317093 0.25 0.166134429375 225.554687820975 0.041743888325 0.1663638829
51200 20 400 50800 225.3885533916
51200 22.5 506.25 50693.75 225.1527259439 0.75 0.8339538537 225.1105687737 0.0421571702 0.2085210531
51200 25 625 50575 1.1119384716
51200 27.5 756.25 50443.75 224.5968610644 0.25 0.2779846179 224.5545995379 0.0422615265 0.2507825796
51200 30 900 50300 224.2766149200
51200 32.5 1056.25 50143.75 223.9280018220 0.75 1.1745303051 223.8851048183 0.0428970037 0.2936795833
51200 35 1225 49975 1.5660404068
51200 37.5 1406.25 49793.75 223.1451321449 0.25 0.3915101017 223.1020846149 0.04304753 0.3367271133
51200 40 1600 49600 222.7105745132
51200 42.5 1806.25 49393.75 222.2470472244 0.75 1.522357204575 222.203122111675 0.043925112725 0.380652226025
51200 45 2025 49175 2.0298096061
51200 47.5 2256.25 48943.75 221.2323439282 0.25 0.507452401525 221.188217308625 0.044126619575 0.4247788456
51200 50 2500 48700 220.6807649071
51200 52.5 2756.25 48443.75 220.0994093585 0.75 1.8798919608 220.0541342535 0.045275105 0.4700539506
51200 55 3025 48175 2.5065226144
51200 57.5 3306.25 47893.75 218.8464073271 0.25 0.6266306536 218.8008729463 0.0455343808 0.5155883314
51200 60 3600 47600 218.1742422927
51200 62.5 3906.25 47293.75 217.4712624693 0.75 2.2499207844 217.4242686979 0.0469937714 0.5625821028
51200 65 4225 46975 2.9998943792
51200 67.5 4556.25 46643.75 215.9716416569 0.25 0.7499735948 215.9243215083 0.0473201486 0.6099022514
51200 70 4900 46300 215.1743479135
51200 72.5 5256.25 45943.75 214.3449322937 0.75 2.6356822713 214.2957871564 0.0491451373 0.6590473887
51200 75 5625 45575 3.5142430284
51200 77.5 6006.25 45193.75 212.5882169829 0.25 0.8785607571 212.5386656422 0.0495513407 0.7085987294
51200 80 6400 44800 211.6601048851
51200 82.5 6806.25 44393.75 210.6982439414 0.75 3.041032473675 210.646427393875 0.051816547525 0.760415276925
51200 85 7225 43975 4.0547099649
51200 87.5 7656.25 43543.75 208.6713923852 0.25 1.013677491225 208.619072411425 0.052319973775 0.8127352507
51200 90 8100 43100 207.6053949202
51200 92.5 8556.25 42643.75 206.5036319293 0.75 3.4706727138 206.4485040156 0.0551279137 0.8678631644
51200 95 9025 42175 4.6275636184
51200 97.5 9506.25 41693.75 204.1904748023 0.25 1.1568909046 204.1347222064 0.0557525959 0.9236157603
51200 100 10000 41200 202.9778313018
51200 102.5 10506.25 40693.75 201.7269193736 0.75 3.93047397675 201.66767330955 0.05924606405 0.98286182435
51200 105 11025 40175 5.240631969
51200 107.5 11556.25 39643.75 199.1073830876 0.25 1.31015799225 199.04735732505 0.06002576255 1.0428875869
51200 110 12100 39100 197.7371993328
51200 112.5 12656.25 38543.75 196.3256223726 0.75 4.427953800225 196.261214732725 0.064407639875 1.107295226775
51200 115 13225 37975 5.9039384003
51200 117.5 13806.25 37393.75 193.3746363926 0.25 1.475984600075 193.309245532575 0.065390860025 1.1726860868
51200 120 14400 36800 191.8332609325
51200 122.5 15006.25 36193.75 190.2465505600 0.75 4.9730018685 190.175593643 0.070956917 1.2436430038
51200 125 15625 35575 6.630669158
51200 127.5 16256.25 34943.75 186.9324744393 0.25 1.6576672895 186.860259064 0.0722153753 1.3158583791
51200 130 16900 34300 185.2025917745
51200 132.5 17556.25 33643.75 183.4223268852 0.75 5.57902757115 183.34291591745 0.07941096775 1.39526934685
51200 135 18225 32975 7.4387034282
51200 137.5 18906.25 32293.75 179.7046187497 0.25 1.85967585705 179.62356420335 0.08105454635 1.4763238932
51200 140 19600 31600 177.7638883463
51200 142.5 20306.25 30893.75 175.7661799095 0.75 6.26485866405 175.67560212495 0.09057778455 1.56690167775
51200 145 21025 30175 8.3531448854
51200 147.5 21756.25 29443.75 171.5918121589 0.25 2.08828622135 171.49902968225 0.09278247665 1.6596841544
51200 150 22500 28700 169.4107434609
51200 152.5 23256.25 27943.75 167.1638417840 0.75 7.058057595675 167.058057595675 0.105784188325 1.765468342725
51200 155 24025 27175 9.4107434609 total
51200 157.5 24806.25 26393.75 162.4615339087 0.25 2.352685865225 162.352685865225 0.108848043475 1.8743163862
51200 160 25600 25600 160. ×2
3.7486327724
頂点の高さ(1.00) 4.9975703509 (c) ×0.75 3.748177763175
0.0004550092 ←     差 0.0004550092
home 盛り上げた高さ 4.9980253601 (c')