Sind es auch ca 47%
Ziemlich sicher nicht: Wenn sich die Strecken halbieren, schrumpfen die Flächen auf 1/4 und das Volumen auf 1/8. Dazu kommt noch, dass die geraden Würfelkanten auf der Kugel zu Kreisbögen werden.
Verstehe ich es so richtig:
- Du hast eine Kugel mit Durchmesser 1 in einem Würfel mit Kantenlänge 1.
- Du projizierst das Würfelgitter auf die Kugel. Die Kanten werden dabei auf Teile eines Großkreises abgebildet.
- Gesucht ist die Länge des Bildes einer Kante.
Liegt der Kugelmittelpunkt im Ursprung, dann liegen die 8 Ecken des achsenparallelen Würfels bei (±1, ±1, ±1). Deren Bilder liegen bei einer Zentralprojektion vom Ursprung in denselben Richtungen, nur eben etwas näher am Ursprung. Für die Bogenlänge einer Kante auf der Kugel brauchst Du nur den Winkel 𝛼 zwischen zwei benachbarten Eckpunkten. Den halben Winkel findest Du im rechtwinkligen Dreieck unter der Hypotenuse von (0, 0, 0) bis (1, 1, 1):
- tan(𝛼/2) = 1/√2 ⇔ 𝛼 ≈ 70,5°.
Der Rest ist simpler Dreisatz: Ein ganzer 360°-Umfang auf der Kugel hat die Länge π, und ca. 70,5° davon entfallen auf ein Kantenbild. Aus einer Kante der Länge 1 wird also ein Bogen der Länge π·70,5/360 ≈ 0,61548. Das sind etwa 38,5 % Verlust.
Mir kommt das etwas wenig vor. Zum Vergleich: Ein Würfel mit demselben Volumen wie die Kugel (π/6) hat die Kantenlänge ∛(π/6) ≈ 0,806. Wenn man ihn zu einer Kugel knetet, wandern die Ecken deutlich nach innen und die Seitenmittelpunkte leicht nach außen. Ich bin überrascht, dass die Kanten dabei so viel kürzer werden (von 0,806 auf 0,615). Vielleicht versteckt sich ja oben ein kleiner Rechenfehler.