■初等幾何の楽しみ(その127)

[Q1]外円内に甲乙乙の3円が,丙円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

  (丙)

  (乙乙)

外円の直径は30寸,甲円の直径は丙円の直径の3倍のとき,丙円の直径を求めよという問題を調べてみる.

 n=3のとき,s+1/s=14.外円の直径は30寸(R=15)であるから,

  d^2=r^2−rR(s+1/s)+R^2=r^2−210r+225

 また,題意より

  R−d−r=6r

  d=15−7r

  d^2=49r^2−210r+225

 これより

  48r^2=0

であるが,r>0より解なし.

===================================

[Q2]外円内に甲乙乙の3円が,丙円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

  (丙)

  (乙乙)

外円の直径は30寸,甲円の直径は丙円の直径の4倍のとき,丙円の直径を求めよという問題も調べておく.

 n=3のとき,s+1/s=14.外円の直径は30寸(R=15)であるから,

  d^2=r^2−rR(s+1/s)+R^2=r^2−210r+225

 また,題意より

  R−d−r=8r

  d=15−9r

  d^2=81r^2−270r+225

 これより

  80r^2−60r=0

  4r−3=0

  d^2=r^2−210r+225>0

  d=15−9r>0

===================================

 せっかくだから,円の直径が整数値となるように例題を作りなおすと,

[Q3]外円内に甲乙乙の3円が,丙円を取り巻いて内外接している.

  (甲)

  (丙)

  (乙乙)

外円の直径は40寸,甲円の直径は丙円の直径の4倍のときも調べておく.

 n=3のとき,s+1/s=14.外円の直径は40寸(R=20)であるから,

  d^2=r^2−rR(s+1/s)+R^2=r^2−280r+400

 また,題意より

  R−d−r=8r

  d=20−9r

  d^2=81r^2−360r+400

 これより

  80r^2−80r=0

  r=1

  d^2=r^2−280r+400>0

  d=20−9r>0   (OK)

 偏心パラメータaを求めて実際に図を描く.

  a=−.551982

===================================