z=ti(z2−z1)/2+(z1+z2)/2
z=si(z4−z3)/2+(z3+z4)/2
c0=(z1+z2)/2+i(z2−z1)t0/2
c0=(z3+z4)/2+i(z4−z3)s0/2
となるt0,s0が求められればよい.
z1−c0=(z1−z2)/2−i(z2−z1)t0/2
z2−c0=−(z1−z2)/2−i(z2−z1)t0/2
z3−c0=(2z3−z1−z2)/2−i(z2−z1)t0/2
z4−c0=(2z4−z1−z2)/2−i(z2−z1)t0/2
z1−c0=(2z1−z3−z4)/2−i(z4−z3)s0/2
z2−c0=(2z2−z3−z4)/2−i(z4−z3)s0/2
z3−c0=(z3−z4)/2−i(z4−z3)s0/2
z4−c0=−(z3−z4)/2−i(z4−z3)s0/2
|z1−c0|^2=|z2−c0|^2=|(z1−z2)/2|^2+|(z2−z1)t0/2|^2=(1+t0^2)/4|z1−z2|^2=r0^2
|z3−c0|^2=|z4−c0|^2=|(z3−z4)/2|^2+|(z4−z3)s0/2|^2=(1+s0^2)/4|z3−z4|^2=r0^2
このように計算を進めていくことが考えられるが,今回のコラムでは反転法について再考してみたい.一般に,元の円の中心は反転円の中心ではないが,元の円の周上の点は反転円の周上に写されるので,接点はそのまま接点となる.その際,角は保たれることを利用できないものだろうか?
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【1】閉包条件
シュタイナーの定理において,1周して鎖が閉じるための条件は,n個の円で1周するならば,((R+r)/2,0)を中心とした半径(R−r)/2の円が描けることから,
(R+r)/2:(R+r)/2=1:sin(π/n)
R=r(1+sin(π/n))/(1−sin(π/n))
で与えられる.
このとき,接点は
((R+r)/2)^2=((R−r)/2)^2+t^2
t=√Rr
より,原点を中心とする半径tの円上にあることがわかる.
こうして,すべての円の接点は,
(Rcos(2jπ/n+α),Rsin(2πj/n+α))
(rcos(2jπ/n+α),rsin(2πj/n+α))
(tcos(2jπ/n±π/n+α),tsin(2πj/n±π/n+α))
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