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2つの円の共通接線の作図

未AC問題 36 / 50円と接線難しさ ★★★★★ マスター

問題:中心O₁ の円と中心O₂ の円の両方に接し、2つの円が同じ側にくる直線(共通外接線)を1本作図しましょう。

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. O₁ とO₂ を結ぶ直線を引きます。大きい円との交点(O₂ 側)をX、小さい円との交点の1つをYとします。
  2. 「長さを写す」で、小さい円の半径(O₂Y)を半径にしてXを中心とする円をかき、O₁ 側の交点をZとします。O₁Z は2つの半径の差です。
  3. O₁ を中心に、Zを通る円をかきます。
  4. O₁ を中心に、O₂ を通る円をかきます。
  5. O₂ を中心に、O₁ を通る円をかきます。
  6. 交点どうしを結び、O₁O₂ の中点Mを求めます。
  7. Mを中心に、O₁ を通る円をかき、O₁ を中心とする小さい円との交点をT′ とします。O₂T′ はその円の接線です。
  8. O₁ とT′ を結ぶ直線を引き、大きい円との交点(T′ 側)をTとします。
  9. 「長さを写す」で、T′O₂ の長さを半径にしてTを中心とする円をかき、小さい円との交点をSとします。
  10. TとSを結べば、共通外接線の完成です。

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)

O₁ を中心とする半径(r₁ − r₂)の円にO₂ から接線を引き、接点をT′ とします。∠O₁T′O₂ = 90° です(O₁O₂ を直径とする円の上にあるため)。

O₁T′ を延ばして大きい円と交わる点Tでは、TT′ = r₂ です。T′O₂ を平行に r₂ だけずらした線分TSを考えると、四角形T′TSO₂ は長方形になり、Sは小さい円の上にあって、TSは O₁T と O₂S の両方に垂直です。

半径に垂直な直線は接線なので、TSは両方の円に接します。O₁O₂ について反対側にも、もう1本の共通外接線があります。

豆知識

2つの円が離れているとき、共通接線は外接線2本と内接線(2つの円が反対側にくる)2本の、合わせて4本あります。

コメント

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