2つの円の共通内接線の作図
問題:中心O₁ の円と中心O₂ の円の両方に接し、2つの円が反対側にくる直線(共通内接線)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)
- O₁ とO₂ を結ぶ直線を引きます。O₁ の円との交点(O₂ 側)をX、O₂ の円との交点の1つをYとします。
- 「長さを写す」で、O₂ の円の半径(O₂Y)を半径にしてXを中心とする円をかき、O₂ 側の交点をZとします。O₁Z は2つの半径の和です。
- O₁ を中心に、Zを通る円をかきます。
- O₁ を中心に、O₂ を通る円をかきます。
- O₂ を中心に、O₁ を通る円をかきます。
- 交点どうしを結び、O₁O₂ の中点Mを求めます。
- Mを中心に、O₁ を通る円をかき、O₁ を中心とする大きい補助の円との交点をT′ とします。O₂T′ はその円の接線です。
- O₁ とT′ を結び、O₁ の円との交点(T′ 側)をTとします。
- 「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、O₂ の円との交点のうち、O₂ より下にある方をSとします。
- TとSを結べば、共通内接線の完成です。
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。O₁O₂ を直径とする円の上にあるので ∠O₁T′O₂ = 90° です。
TはO₁T′ の上で O₁T = r₁ の点なので、TT′ = r₂ です。T′O₂ をTまで平行にずらした線分TSを考えると、四角形TT′O₂S は長方形で、O₂S = r₂ となり、Sは小さい円の上にあります。
TSは半径O₁T と O₂S の両方に垂直なので、両方の円に接します。2つの円はこの直線の反対側にあります。
豆知識
共通内接線と、2つの円の中心を結ぶ直線との交点は、2つの円の「内側の相似の中心」です。半径の比 r₁ : r₂ にO₁O₂ を内分する点になっています。
コメント
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