面積

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面積
area
量記号 S, A
次元 L2
種類 スカラー
SI単位 平方メートル (m2)
CGS単位 平方センチメートル (cm2)
FPS単位 平方フィート (ft2)
プランク単位 プランク面積 (lP2)
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面積(めんせき)とは、平面内の、あるいは曲面内の図形の大きさ、広さ、のである。立体物の表面の面積の合計を特に表面積(ひょうめんせき)と呼ぶ。

面積の単位

古いイギリスの単位

今日では以下のように定義されている。

  • 平方フィート - 0.09290304 m2
  • 平方ヤード - 9 平方フィート - 0.83612736 m2
  • 平方パーチ - 30.25 平方ヤード - 25.2928526 m2
  • エーカー - 160 平方パーチまたは 43,560 平方フィート - 4,046.8564224 m2
  • 平方マイル - 640 エーカー - 2.5899881103 km2

古い日本の単位

  • 勺(しゃく) - 0.033058 m2(体積の単位の勺とは別)
  • (ごう) - 10 勺 - 0.33058 m2(体積の単位の合とは別)
  • (つぼ)・歩(ぶ) - 10 合 - 3.30579 m2
  • (せ) - 30 坪 - 99.17355 m2
  • 段・(たん) - 10 畝 - 991.7355 m2
  • (ちょう)・町歩(ちょうぶ) - 10 段 - 9,917.355 m2
  • 尺坪(しゃくつぼ) - 0.09183 m2
  • 帖・(じょう) - 0.5 坪 - 1.6528926 m2
  • 方丈(ほうじょう) - 9.182736453 m2

その他の単位

面積を求める公式

平面

基本的な面積を計算する公式をいくつか示す。

  • 正方形: a2a = 一辺の長さ)
  • 長方形: aba = 縦の長さ、b = 横の長さ)
  • 菱形: 1/2aba, b は2つの対角線の長さ)
  • 台形: 1/2(B + b)hB, b は上底、下底の長さ、h = 高さ)
  • 平行四辺形: aha = 底辺の長さ、h = 高さ)
  • 平行四辺形: |A × B| = |A||B|sin θA, B は平行四辺形を張る独立ベクトル、"×" はベクトルのクロス積(外積)、"| |" はベクトルの大きさ、θABベクトルのなす角
  • 三角形: 1/2aha = 底辺の長さ、h = 高さ)、1/2absin θab = 辺の長さ、θ = 2辺のなす角の大きさ(ラジアン (rad))、ヘロンの公式
  • 頂点座標が与えられた多角形: 座標法を参照
  • : πr2π = 円周率r = 半径)
  • 扇形: 1/2r2θθ = 中心角の大きさ(ラジアン))
  • 扇形: πr2θ/360(θ = 中心角の大きさ(度))
  • 扇形: 1/2lrl = 弧の長さ (2π/360))
  • 楕円: πabab = 半長軸および半短軸の長さ)
  • 正多角形: 1/2PaP = 周辺の長さ、a = 多角形の辺心距離(中心から辺の中心までの長さ))
  • 格子多角形:ピックの定理
  • アステロイド曲線に囲まれた部分: 3/8πa(アステロイド曲線の方程式 x2/3 + y2/3 = a2/3
  • カージオイド曲線に囲まれた部分: 3/2πa(カージオイド曲線の極方程式 r = a(1 + cos θ))

立体

立体の表面積、側面積を求める公式を以下に示す。

  • 立方体の表面積: 6s2s = 一辺の長さ)
  • 直方体の表面積: 2(lw + lh + wh)(l = 縦の長さ、w = 横の長さ、h = 高さ)
  • 円柱の側面積: 2πrhr = 底面の半径、h = 高さ)
  • 斜切円柱の側面積: πr(h1 + h2)(h1 = 最大母線の長さ、h2 = 最小母線の長さ)
  • 円錐の側面積: πara = 母線の長さ、r = 底面の半径)
  • 円錐台の側面積: πa(R + r)(a = 母線の長さ、R, r = 両底面の半径、h = 高さ)
  • 円柱の表面積: 2πr(h + r)(r = 底面の半径、h = 高さ)
  • 円錐の表面積: πr(r + a)(r = 底面の半径、a = 母線の長さ)
  • の表面積: 4πr2r = 半径)

円以下の公式は、正確には積分を使って正当化される。さらに幅広い図形についてこの概念を定義するためには、積分を避けて通ることはできない。

定義不良な面積 Ill-defined areas

選択公理を受け入れると、「意味のある面積が定義できない図形」が存在することを証明できる (ルベーグ測度を参照)。 このような「図形」(簡単に図示することは出来ない)はタルスキーの円積問題 (en:Tarski's circle-squaring problem) に関係している(三次元における類似の例として、「体積の定義できない図形」とバナッハ=タルスキーのパラドックスがある)。 このような集合は実用上現実の世界では生じない。

関連項目

外部リンク

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