SakuzuMaster

2つの円の根軸の作図

未AC問題 34 / 50円と接線難しさ ★★★★☆ 難しい

問題:中心O₁ の円と中心O₂ の円について、どちらの円へ引いた接線の長さも等しい点の集まり(根軸)となる直線を作図しましょう。

道具を選んで、点をタップ(クリック)して作図します。線や円の交点は自動で点になります。何もない所をドラッグすると図を動かせます。

作図の手順

手順を表示する(ネタバレ注意)
  1. 2つの円のあいだの上の方に、好きな点Cをとります。
  2. O₁ の円の上に、好きな点Rをとります。
  3. Cを中心に、Rを通る円をかきます。この円は2つの円の両方と交わります。
  4. O₁ の円との2つの交点を結びます。
  5. O₂ の円との2つの交点を結び、さきほどの直線との交点をPとします。
  6. 今度は下の方に、好きな点Dをとります。
  7. O₁ の円の上に、もう1つ点をとります。
  8. Dを中心に、その点を通る円をかきます。
  9. O₁ の円との交点どうしを結びます。
  10. O₂ の円との交点どうしを結び、交点をQとします。
  11. PとQを結べば、根軸の完成です。

なぜこれで作図できるのか

解説を表示する(ネタバレ注意)

点Pから円への「方べき」(Pを通る直線と円の2つの交点までの距離の積)は、どの直線で測っても同じです。Pは補助の円との共通弦の上にあるので、Pの方べきは、O₁ の円に対しても補助の円に対しても等しくなります。O₂ の円についても同じです。

よってPの、O₁ の円とO₂ の円に対する方べきは等しく、Pから2つの円へ引いた接線の長さも等しくなります。Qも同じです。

こうした点の集まりは、O₁O₂ に垂直な1本の直線(根軸)になるので、PとQを結べば根軸が引けます。

豆知識

3つの円があると、2つずつの根軸が3本できますが、この3本は1点で交わります(根心)。この問題の点PとQは、まさにその根心として求めています。

コメント

解き方の工夫や、もっと少ない手数の作図などを自由に書きこんでください。(GitHub アカウントでコメントできます)