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2直線に接し1点を通る円の作図

未AC問題 38 / 50円と接線難しさ ★★★★★ マスター

問題:∠AOB の2辺に接し、点Pを通る円を作図しましょう。(答えは2つありますが、どちらか1つ作れば完成です)

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. Aを中心に、Oを通る円をかきます。
  2. Bを中心に、Oを通る円をかき、O ではない方の交点をXとします(OA = OB なので四角形OAXBはひし形)。
  3. OとXを結ぶと、∠AOB の二等分線です。
  4. 二等分線の上に好きな点Cをとります。Cを中心として2辺に接する、小さな円を作ります。
  5. Cを中心に、Oを通る円をかき、半直線OAとの交点をYとします。
  6. Oを中心に、Yを通る円をかきます。
  7. Yを中心に、Oを通る円をかきます。
  8. 交点どうしを結び、OYの垂直二等分線を引きます。OAとの交点Fは、CからOAに下ろした垂線の足です。
  9. Cを中心に、Fを通る円をかきます。これは2辺に接する円です。
  10. OとPを結ぶ直線を引き、小さな円との交点のうちOに近い方をQとします。
  11. 「長さを写す」で、QCの長さを半径にしてPを中心とする円をかきます。
  12. 「長さを写す」で、QPの長さを半径にしてCを中心とする円をかき、交点のうち QCPZ が平行四辺形になる方(上側)をZとします。
  13. PとZを結ぶと、QCに平行な直線です。二等分線との交点をIとします。
  14. Iを中心に、Pを通る円をかけば完成です。

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)

Cは二等分線の上にあり、CFはOAに垂直なので、Cを中心とする半径CFの円は2辺に接します。

Oを中心にこの円を拡大・縮小しても、2辺に接したままです。QがPにうつるように拡大すると、中心CはIにうつり、半径CQは IP にうつるので IP ∥ CQ です。

よって「Pを通りQCに平行な直線」と二等分線の交点Iが、求める円の中心です。直線OPと小さな円の交点はもう1つあり、そちらを使うともう1つの答えの円ができます。

豆知識

大きさの決まらない図形を先に作り、拡大・縮小で条件に合わせる方法を相似法といいます。「三角形に内接する正方形」も同じ考え方です。

コメント

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