¿Hay una ilustración geométrica de por qué la raíz cuadrada de 10 es aproximadamente [math] \ pi [/ math]?

Considere una cuña circular [matemática] AOB [/ matemática] con ángulo [matemática] \ theta = \ tfrac {\ pi} {10} [/ matemática] y radio [matemática] 1 [/ matemática]. Suelta un [perpendicular [BP] BP [/ Math] a [Math] OA [/ Math], y deja que [Math] x = AP [/ Math], [Math] h = BP [/ Math].

Por la fórmula del ángulo quíntuple, tenemos
[matemáticas] 0 = \ cos (5 \ theta) = 5 \ cos \ theta – 20 \ cos ^ 3 \ theta + 16 \ cos ^ 5 \ theta [/ math]
[matemáticas] = 5 (1 – x) – 20 (1 – x) ^ 3 + 16 (1 – x) ^ 5 [/ matemáticas]
[matemática] = 1 – 25x + 100x ^ 2 + O (x ^ 3) [/ matemática].
Dado que [math] x [/ math] es pequeño, podemos suponer que [math] x ^ 3 [/ math] y los términos superiores son insignificantes y resolver la cuadrática para [math] x \ approx \ tfrac {1} {20} [/matemáticas].

Por el teorema de Pitágoras, tenemos
[matemáticas] \ theta \ approx \ sqrt {h ^ 2 + x ^ 2} = \ sqrt {1 – (1 – x) ^ 2 + x ^ 2} = \ sqrt {2x} [/ matemáticas],
de donde [matemáticas] \ pi \ approx \ sqrt {10} [/ matemáticas].

Lo intenté por un tiempo, y esto es lo mejor que se me ocurrió. Estoy seguro de que hay un mejor argumento. (Editar: por ejemplo, ¿uno con un decágono regular? Pero no puedo hacer que los [math] \ sqrt {5} [/ math] se cancelen allí).
Si hace algo de aritmética en este diagrama, verá que [math] \ sqrt {10} [/ math] es corto en aproximadamente 2.5%, y el arco es largo en aproximadamente 3%, entonces [math] \ sqrt {10 } \ aprox (1.005) \ pi [/ math].

EDITAR: Aquí está la aritmética faltante. Para el triángulo, [matemática] \ izquierda (\ frac {4 + 3i} {5} \ derecha) ^ 5 \ aprox -1-0.075i [/ matemática], de modo que el arco sea más largo que [matemática] \ pi [ / math] en aproximadamente [math] 7.5 \% / \ pi \ aprox 2.5 \% [/ math].

Para el arco, la tangente externa tiene una longitud exactamente de 10/3 en lugar de [math] \ sqrt {10} [/ math], que es [math] 5.4 \% [/ math] más grande. La longitud real del arco está en algún punto entre los dos. Por lo tanto, [math] \ sqrt {10} \ aprox (100 \ pm3 \%) \ pi [/ math], con un ligero sesgo hacia “+”.