体積有限で表面積が無限の物体

 実のところ「ガブリエルのホーン」(Gabriel's Horn)というのが体積有限で表面積が無限の形状というのが、すでに存在する。
http://en.wikipedia.org/wiki/Gabriel's_Horn
 そうとは知らず自分で珍品を発見したつもりになっていた。

 もとは調和級数の視覚化に端を発する。「図A」

 
 横の長さ=1を固定して、1/nの高さの正方形をn個を層別に積み上げる。この面積はnまでの調和級数と等しい。
以下では底の正方形(面積=1)を除いて考える。
 
 これを次のように立体化する。

側面を以下のように構成する。
 

 底辺=1/k、上辺=1/(1+k)、高さ=1/kの台形を考える。
これを3個を積み上げたイメージが上の図である。




 百個まで積み上げとこんな感じとなる。

 この台形の積み上げは図Aと同じ高さになるのは自明と思う。

 この表面積はn→無限大で、調和級数が無限となるので、自動的に無限となる。
体積はどうか。
体積は台形の積み上げの面積×1である。n無限大でも、この面積は収束する。


これが体積となる。
おおよそ1.32246703である。表面積無限大にしてはずい分と細めの体積ではないか。


 これが体積有限で表面積が無限の物体の事例である。ついでに命名しておこう。
      [King Ashoka's Wall]=アショカ王の壁

参考URL
http://unkar.org/r/math/1105597017