2点を通り直線に接する円の作図
問題:2点A、Bを通り、直線ℓに接す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)
- AとBを結ぶ直線を引き、ℓとの交点をPとします。
- Aを中心に、Bを通る円をかきます。
- Bを中心に、Aを通る円をかき、2つの円の交点をQ、Q′ とします。
- Qを中心に、Aを通る円をかきます。この円はBも通ります。
- PとQを結びます。
- Pを中心に、Qを通る円をかきます。
- Qを中心に、Pを通る円をかきます。
- 交点どうしを結び、PQの中点Mを求めます。
- Mを中心に、Pを通る円をかき、Qの円との交点をKとします。PKはQの円への接線で、PK² = PA × PB です。
- Pを中心に、Kを通る円をかき、ℓとの交点をTとします。これが接点です。
- QとQ′ を結び、ABの垂直二等分線を引きます。
- Bを中心に、Tを通る円をかきます。
- Tを中心に、Bを通る円をかきます。
- 交点どうしを結んでBTの垂直二等分線を引き、ABの垂直二等分線との交点をOとします。
- Oを中心に、A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)
求める円がℓに点Tで接するとします。方べきの定理より、Pから円への接線の長さの2乗は PA × PB に等しいので、PT² = PA × PB です。
A、Bを通る円なら何でも、Pからの接線の長さの2乗は PA × PB になります。そこでA、Bを通る円(Qの円)を1つかき、Pからの接線PKを、PQを直径とする円で作りました(直径に対する円周角は直角)。
ℓ上で PT = PK となる点Tが接点です。円の中心は、ABの垂直二等分線とBTの垂直二等分線の交点Oです。Tは Pの左右に1つずつあるので、答えの円も2つあります。
豆知識
「点・直線・円のうち3つが与えられたとき、それらすべてに接する(通る)円を作図せよ」という問題をアポロニウスの問題といいます。いちばん難しい「3つの円に接する円」も、コンパスと定規で作図できます。
コメント
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