ノリの悪い日記

古今東西の映画、ポピュラー音楽、その他をいまここに交錯させながら随想します。

陥没地帯 (205)

少し間があいたが, 記事 (202) の続き. (202) では, 基本的な,「2 点を通り 1 本の直線に接する円」と「2 点を通り 1 つの円に接する円」の 2 つの作図の類型を見た. 与えられた同一直線にはない 3 点を通る円は,  3 点の外心を求めればよく, また与えられた 3 直線が 1 点で交わらず, どの 2 本も平行でない場合には, 三角形の内接円または傍接円を描けばよい.「点」「直線」「円」の語の重複組合せは全部で  {}_3\mathrm{H}_3{}=_{3+3-1}\mathrm{C}_3=10 (通り) なので, 残る  6 通りについて簡単に見ておくことにする.

まず,「1 点を通り 1 つの円と 1 本の直線に接する円」を考える.

f:id:noriharu-katakura:20210630230738j:plain

O の中心をとり直線  l に垂線を下ろす.

f:id:noriharu-katakura:20210630231656j:plain

3 A, C,  H を通る円を描き,  AB とその円の交点を  D とする ( AB A で円と接する場合は, 作図は容易にできる).

f:id:noriharu-katakura:20210630232028j:plain

後は前の記事でやった 2 A,  D を通り直線  l に接する作図か, 2 A,  D を通り円  O に接する作図のどちらかを行えばよい.  B C を入れ替えても同じような作図が可能なので, 一般には  4 つの円が作図できる.

f:id:noriharu-katakura:20210630235004j:plain

次に,「2 つの円と 1 本の直線に接する円」を考える.

f:id:noriharu-katakura:20210701000216j:plain

小さい方の円  O の半径を r とし, 円  O,  O' の半径を  r だけ縮める. そうすると円  O は点になる. 直線  l を平行に  r だけ遠ざけた直線を  l' とする.

f:id:noriharu-katakura:20210701001042j:plain

先程と同じ手順で, 点  O を通り, 半径を縮めた円  O' と直線  l' に接する円を描く.

f:id:noriharu-katakura:20210701002557j:plain

できた円の中心を求めて, 半径  r だけ縮めると目的の円が得られる. 下図は 1 つの円しか描いていないが, 一般にはこのような円は 8 つできるはずである.

f:id:noriharu-katakura:20210701003319j:plain

次は, 与えられた 1 点を通り, 与えられた 2 円に接する円を描く.

f:id:noriharu-katakura:20210701005952j:plain

O O' の共通接線を引き, 2 つの円の中心を通る直線との交点を  M (相似の中心) とする. 接点  K,  L A を通る円を描き, 直線  AM とその円の交点を  N とする.

f:id:noriharu-katakura:20210701010311j:plain

後は前回の記事の手順で, 2 A,  N を通り円  O と接するように作図すれば, 目的の円が得られる.

f:id:noriharu-katakura:20210701011638j:plain

2 つの定円のもう一つの相似の中心を考えれば, 一般にこのような円は  4 つ書けるはずである.

f:id:noriharu-katakura:20210704123136j:plain

次は, 3 つの円に接する円だが, これはもう察しがつくと思うので, 説明は省略する.

f:id:noriharu-katakura:20210701014608j:plain

最後に, 与えられた点  A を通り, 2 直線と接する円は, 2 直線に接する適当な円  P を書いて, 以下のように作図すればよい.  A'P AP' は平行,  A"PAP" も平行である.

f:id:noriharu-katakura:20210701020941j:plain

これが, 作図できれば, 2 直線と円に接する円も描けることがわかる.

f:id:noriharu-katakura:20210701093257j:plain