質問<1370>
「「1/4円の重心」」
日付 2003/8/28
質問者 わく


半径rの円を4等分したときの\(\frac{1}{4}\)円の重心を求める

半円の重心はスレがありましたが\(\frac{1}{4}\)の重心を求める方法がわかりません。
よろしくお願いします。

お返事(武田)
日付 2003/9/2
回答者 武田


質問<163>の半円の重心と同様にして求める。



半円周の曲線の方程式が
y=\(\sqrt{\quad}\)(r2-x2
0≦x≦rということで計算してみた。

1/4円の面積は
M=∫∫ dxdy
   D

 x=r   y=\(\sqrt{\quad}\)(r2-x2
=∫ dx ∫ dy
 x=0   y=0

 r
=∫ \(\sqrt{\quad}\)(r2-x2)dx
 0

 π/2
=∫ rcosθ・rcosθdθ
 0

=πr2/4

1/4円の面積は二重積分を使わなくても簡単に出せましたね。

重心は図より、
_
y=∫∫ y dxdy /M
   D

 x=r   y=\(\sqrt{\quad}\)(r2-x2
=∫ dx ∫ ydy /M
 x=0   y=0

 r
=∫ (r2-x2)/2 dx /M
 0

         r
=【r2x-x3/3】 /2M
         0

 2r3 1
=──・──
 3  2M

 4r
=──
 3π

_
xも同様にして、

したがって、
   4r 4r
点G(──,── )……(答)
   3π 3π

お便り
日付 2003/9/3
回答者 tetsuya kobayashi


半円の重心が分かれば四分円の重心はすぐ分かるような気もしますが…。
xy 平面で、原点中心半径 r の円の x,y>=0 の部分について考えます。
重心の x 座標を c と置けば、明らかに重心の y 座標は c です。
重心の定義により、
∫[0..r](c-x)\(\sqrt{\quad}\)(\(r^{2}\)-\(x^{2}\))dx = 0
ですから、これをしこたま計算すれば c=4r/(3π) を得ます。